FI124551B - SPD Method and Hardware - Google Patents

SPD Method and Hardware Download PDF

Info

Publication number
FI124551B
FI124551B FI20110109A FI20110109A FI124551B FI 124551 B FI124551 B FI 124551B FI 20110109 A FI20110109 A FI 20110109A FI 20110109 A FI20110109 A FI 20110109A FI 124551 B FI124551 B FI 124551B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
press
passage
channel
inlet
outlet
Prior art date
Application number
FI20110109A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20110109A (en
FI20110109A0 (en
Inventor
Ville Volanen
Original Assignee
Protoshop Oy
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 Protoshop Oy filed Critical Protoshop Oy
Priority to FI20110109A priority Critical patent/FI124551B/en
Publication of FI20110109A0 publication Critical patent/FI20110109A0/en
Priority to PCT/FI2011/050494 priority patent/WO2012127098A1/en
Priority to CN201280014932.0A priority patent/CN103492098A/en
Priority to RU2013144047/02A priority patent/RU2013144047A/en
Priority to PCT/FI2012/050114 priority patent/WO2012127100A2/en
Priority to EP12713197.7A priority patent/EP2714301B1/en
Priority to US14/006,951 priority patent/US20140102160A1/en
Publication of FI20110109A publication Critical patent/FI20110109A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI124551B publication Critical patent/FI124551B/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/001—Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B21J1/025—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough affecting grain orientation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2201/00—Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/03—Amorphous or microcrystalline structure

Description

SPD-MENETELMÄ JA LAITTEISTO KEKSINNÖN ALASPD METHOD AND EQUIPMENT FIELD OF THE INVENTION

5 Keksintö liittyy SPD-menetelmään ja laitteistoon. Erityisesti, mutta ei pelkästään, keksintö liittyy UFG-metallien (Ultra Fine Grained, raekoko 0,1-1 pm) valmistukseen SPD-menetelmällä (Severe Plastic Deformation) pienentäen materiaalien raekokoa.The invention relates to an SPD method and apparatus. In particular, but not exclusively, the invention relates to the production of UFG metals (Ultra Fine Grained, grain size 0.1 to 1 µm) by the SPD (Severe Plastic Deformation) method, reducing the grain size of the materials.

10 KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION

Tunnetussa syklisessä SPD-menetelmässä metallien kestävyys ja kuormitettavuus pohjautuvat tuotteen materiaaliominaisuuksiin ja muotoon.In the known cyclic SPD method, the durability and loadability of metals are based on the material properties and shape of the product.

15 SPD -menetelmissä voimakas valmistuksen aikana tapahtuva muokkaus -samalla kun se antaa tuotteelle muodon - pienentää materiaalin raekokoa mikroluokkaan. Mikrorakenteisessa materiaalissa raekoko on alle 1 pm (tavanomaisten metalliseosten raekoko on luokkaa 20-100 pm).15 In SPD, powerful in-process shaping - while giving the product a shape - reduces the grain size of the material to the micro grade. The microstructured material has a particle size of less than 1 µm (that of conventional alloys is in the range of 20 to 100 µm).

20 SPD metalleista valmistettuja tuotteita on jo nyt markkinoilla, mutta valmistus tapahtuu edelleen ainoastaan laboratorio-olosuhteissa tai erittäin pienen mittakaavan tuotannossa.20 Products made of SPD metals are already on the market, but they are still manufactured only under laboratory conditions or in very small scale production.

Teollisuus ei vielä ole alkanut valmistaa mikrorakenteisia raaka-aineita ja 'ίο 25 aihioita. Tämä johtuu pääosin siitä, että ei ole olemassa hyvin toimivaa 4 jatkuvaan prosessiin sopivaa SPD-menetelmää.The industry has not yet begun to produce microstructured raw materials and 'ίο 25 blanks'. This is mainly due to the lack of a well-functioning 4 continuous process SPD method.

i O) o x Mikrorakenteisten tuotteiden käyttöalue on laaja, kuten avaruustekniikka,i O) o x Microstructured products have a wide range of applications, including space technology,

CLCL

kuljetustekniikka, terveydenhoitoon liittyvät laitteet ja komponentit, O) ? 30 urheiluvälineet, elintarvike- ja kemianteollisuus, elektroniikka ja ^ puolustussektori.transportation technology, health care equipment and components, O)? 30 sports equipment, food and chemical industry, electronics and defense.

CVJCVJ

22

Seuraavassa esitetyt julkaisut liittyvät metallimateriaalin mikrorakenteen muokkaukseen.The following publications relate to the modification of the microstructure of a metal material.

A. Azushima, R. Kopp, A. Korhonen, D.Y. Yang, F. Micari, G.D. Lahoti, P. 5 Groche, J. Yanagimoto, N. Tsuji, A. Rosochowski, A. Yanagida, Severe Plastic Deformation (SPD) Processes for Metals, Keynote Lecture, 58th CIRP General Assembly, 24 - 30 August, 2008, Manchester, U.K., 22 p.A. Azushima, R. Kopp, A. Korhonen, D.Y. Yang, F. Micari, G.D. Lahoti, P. 5 Groche, J. Yanagimoto, N. Tsuji, A. Rosochowski, A. Yanagida, Severe Plastic Deformation (SPD) Processes for Metals, Keynote Lecture, 58th CIRP General Assembly, 24 - 30 August 2008, Manchester, UK, 22 p.

T. Manninen, K. Kanervo, A. Revuelta, J. Larkiola and A. S. Korhonen, Plastic 10 deformation of solderless press-fit connectors, 9th International Conference on Technology of Plasticity, ICTP 2005, Verona, October 9 - 13, 2005, 9 p., Materials Science and Engineering A 460 - 461 (2007) 633-637.T. Manninen, K. Kanervo, A. Revuelta, J. Larkiola and AS Korhonen, Plastic 10 deformation of solderless press-fit connectors, 9th International Conference on Technology of Plasticity, ICTP 2005, Verona, October 9-13, 2005, 9 pp., Materials Science and Engineering A 460 - 461 (2007) 633-637.

Jari Kokkonen, Veli-Tapani Kuokkala, Lech Olejnik, Andrzej Rosochowski, 15 Dynamic behavior of ECAP processed aluminum at room and sub-zero temperatures, SEM XI International Congress & Exposition on Experimental and Applied Mechanics, Orlando, Florida USA, June 2-5, 2008.Jari Kokkonen, Veli-Tapani Kuokkala, Lech Olejnik, Andrzej Rosochowski, 15 Dynamic behavior of ECAP processed aluminum at room and sub-zero temperatures, SEM XI International Congress & Exposition on Experimental and Applied Mechanics, Orlando, Florida USA, June 2-5. , 2008.

V-T. Kuokkala, J. Kokkonen, B. Song, W. Chen, L. Olejnik and A. Rosochowsk, 20 Dynamic Response of SPD Processed 1070 Aluminum at VariousV-T. Kuokkala, J. Kokkonen, B. Song, W. Chen, L. Olejnik and A. Rosochowsk, 20 Dynamic Response of SPD Processed 1070 Aluminum at Various

Temperatures, 18th Dymat Technical Meeting, 10-12.9.2008, Bourges, France.Temperatures, 18th Dymat Technical Meeting, 10-12.9.2008, Bourges, France.

Buletinul Oficial de Proprietate Industrial, Secjiunea Invenjii, Romania; Nr. 11/2008, sivu 18, esittää metallimateriaalin valmistusta SPD-menetelmällä.Buletinul Oficial de Proprietate Industrial, Secjiunea Invenjii, Romania; Nr. 11/2008, page 18, discloses the production of metal material by the SPD method.

5 25 c\j 4 Keksinnön eräänä päämääränä on aikaansaada teolliseen valmistukseen i g soveltuva SPD-valmistusmenetelmä, erityisesti UFG-metalleja varten, x Keksinnön eräänä päämääränä on aikaansaada teolliseen valmistukseenIt is an object of the present invention to provide an SPD manufacturing process suitable for industrial production, especially for UFG metals.

CLCL

soveltuva SPD-valmistuslaitteisto, erityisesti UFG-metalleja varten.suitable SPD manufacturing equipment, in particular for UFG metals.

° 30 o δ c\j 5 3° 30 o δ c \ j 5 3

YHTEENVETOSUMMARY

Keksinnön erään ensimmäisen esimerkkinäkökohdan mukaan tarjotaan patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä.According to a first exemplary aspect of the invention, there is provided a method according to claim 1.

Keksinnön erään toisen esimerkkinäkökohdan mukaan tarjotaan SPD- menetelmä, jossa muokataan metallimateriaalia laitteistossa, joka käsittää ensimmäiseen suuntaan järjestetyn materiaalin läpivirtauskanavan ja puristimen, jossa menetelmässä syötetään metallimateriaalia ensimmäiseen 10 suuntaan ja puristetaan materiaalia edestakaisin puristimella toisessa suunnassa, joka on poikittain suhteessa ensimmäiseen suuntaan, ja muokataan materiaalin raekokoa pienemmäksi. Edullisesti muokataan materiaalin raekokoa kokoon alle 1 pm.According to another exemplary aspect of the invention, there is provided an SPD method of forming metal material in an apparatus comprising a first-pass material through-passage and a press comprising feeding metal material to the first 10 and compressing material back and forth in a second, transverse to smaller than the grain size. Preferably, the grain size of the material is sized to less than 1 µm.

15 Edullisesti puristin käsittää puristinkanavan, joka muodostaa osan läpivirtauskanavasta.Preferably, the press comprises a press passage that forms part of the flow passage.

Edullisesti syötetään materiaalia ensimmäiseen suuntaan läpi läpivirtauskanavan, joka käsittää sisääntulokanavan ja sen jälkeisen 20 puristinkanavan, jotka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan, ja muodostetaan materiaalia muokkaava muokkausvoima liikuttamalla puristinkanavaa edestakaisin syöttösuunnan (ensimmäisen suunnan, sisääntulokanavan) suhteen toisessa suunnassa.Preferably, the material is fed in a first direction through a flow passage comprising an inlet passage and a subsequent press passage arranged in the first direction, and forming a material shaping shear by moving the press passage back and forth in the feed direction (first direction, inlet passage).

'ίο 25 Edullisesti syötetään metallimateriaalia ensimmäiseen suuntaan läpi 4 läpivirtauskanavan, joka käsittää sisääntulokanavan ja ulosmenokanavan jaPreferably, the metal material is fed in a first direction through a 4 flow passage comprising an inlet and an outlet and

OO

g niiden välisen puristinkanavan, jotka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan, ja x muodostetaan materiaalia muokkaava muokkausvoima liikuttamallag is a press passage between the first and the first presses and x is formed by moving the material shaping force

CCCC

CLCL

puristinkanavaa edestakaisin sisääntulokanavan ja ulosmenokanavan suhteen O) ° 30 toisessa suunnassa, o δthe press channel reciprocating with respect to the inlet and outlet channels O) ° 30 in the other direction, o δ

CVJCVJ

Edullisesti muokataan materiaalia sisääntulokanavan jättöpään ja puristinkanavan alkupään kohdalleen muodostamassa ensimmäisessä 4 puristusalueessa. Edullisesti muokataan materiaalia puristinkanavan jättöpään ja ulosmenokanavan alkupään kohdalleen muodostamassa toisessa puristusalueessa.Preferably, the material is formed in the first 4 compression regions formed by the inlet duct outlet and the duct head. Preferably, the material is shaped in a second compression region formed by a press channel outlet end and an outlet outlet header.

5 Edullisesti materiaalia syötetään (syklisesti) ensimmäisessä suunnassa. Edullisesti materiaalia puristetaan (syklisesti) puristimella, esimerkiksi ylös-alas-suunnassa.Preferably, the material is fed (cyclically) in the first direction. Preferably, the material is pressed (cyclically) by a press, for example, in an up-down direction.

Edullisesti metallin raekokoa pienennetään välille 0,1-1 pm UFG-materiaalin 10 valmistamiseksi.Preferably, the grain size of the metal is reduced to between 0.1 and 1 µm to produce UFG material 10.

Edullisesti menetelmä on jatkuva syklinen puristusmenetelmä.Preferably, the process is a continuous cyclic compression process.

Keksinnön erään kolmannen esimerkkinäkökohdan mukaan tarjotaan 15 patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto.According to a third exemplary aspect of the invention, there is provided an apparatus according to claim 6.

Keksinnön erään neljännen esimerkkinäkökohdan mukaan tarjotaan laitteisto metallimateriaalin muokkaamiseksi UFG-materiaaliksi, joka laitteisto käsittää materiaalin läpivirtauskanavan, joka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan, ja 20 puristimen, ja läpivirtauskanava käsittää materiaalin sisääntulokanavan ja sen jälkeen puristimen, joissa materiaali on järjestetty liikutettavaksi ensimmäiseen suuntaan, ja laitteisto on konfiguroitu puristamaan puristimella materiaalia edestakaisin sisääntulokanavan suhteen toisessa suunnassa, joka on poikittain suhteessa ensimmäiseen suuntaan.According to a fourth exemplary aspect of the invention, there is provided an apparatus for converting a metal material into a UFG material comprising a material flow passage arranged in a first direction and a press, and a flow passage comprising a material inlet passage and thereafter a configured to clamp the material back and forth with respect to the inlet channel in the second direction transverse to the first direction.

't δ 25 c\j 4 Edullisesti puristin käsittää puristinkanavan, joka muodostaa osan 0 g läpivirtauskanavasta.Preferably, the press comprises a press passageway forming part of a 0 g flow-through passageway.

CCCC

CLCL

Edullisesti sisääntulokanavan jättöpää ja puristinkanavan alkupää muodostavat O) ? 30 kohdalleen ensimmäisen puristusalueen.Preferably, the inlet end and the end of the press passage are formed by O)? 30 to the first compression region.

δδ

CVJCVJ

Edullisesti laitteistossa materiaali on konfiguroitu syötettäväksi ensimmäiseen suuntaan läpi läpivirtauskanavan, joka käsittää sisääntulokanavan ja sen 5 jälkeisen puristinkanavan, jotka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan, ja muodostamaan materiaalia muokkaava muokkausvoima liikutettaessa puristinkanavaa edestakaisin syöttösuunnan (ensimmäisen suunnan, sisääntulokanavan) suhteen toisessa suunnassa.Preferably, in the apparatus, the material is configured to be fed in a first direction through a flow passage comprising an inlet passage and a subsequent press passage arranged in the first direction and to form a material shaping force when moving the press passage reciprocally in the feed direction (first direction).

55

Edullisesti läpivirtauskanava käsittää ensimmäisessä suunnassa puristinkanavan jälkeen ulosmenokanavan, ja puristinkanavan jättöpää ja ulosmenokanavan alkupää muodostavat kohdalleen toisen puristusalueen.Preferably, the through-flow passage comprises an outlet passage in the first direction downstream of the press passage, and the outlet end of the press passage and the upstream end of the outlet passage form a second press area.

10 Edullisesti materiaali on sovitettu liikutettavaksi toisessa suunnassa edestakaisin puristimen, edullisemmin puristinkanavan, tukemana.Preferably, the material is adapted to be moved back and forth in a second direction supported by a press, more preferably a press passage.

Edullisesti laitteisto käsittää ohjainpyöriä materiaalin syöttämiseksi läpivirtauskanavaan.Preferably, the apparatus comprises guide wheels for feeding material into the flow passage.

1515

Esitetty syklinen SPD menetelmä tarjoaa teollisesti järkevän valmistustavan, joka luo mahdollisuuden saavuttaa kilpailuetua valmistamalla mikrorakenteisia SPD-komponentteja, joita varten ei aiemmin ole tunnettu hyvin toimivaa teollista prosessia. Esitetyillä ratkaisuilla voidaan saada aikaan teollinen 20 valmistusprosessi massavalmistukseen. Esitetyt ratkaisut tarjoavat vaihtoehtoisia tapoja toteuttaa SPD-menetelmää.The disclosed cyclic SPD method provides an industrially reasonable manufacturing method that provides the opportunity to gain a competitive advantage by manufacturing microstructured SPD components for which no well-functioning industrial process has been previously known. The solutions disclosed can provide an industrial manufacturing process for mass production. The solutions presented provide alternative ways of implementing the SPD method.

Hakijan esittämä puristusmenetelmä mahdollistaa UFG-materiaalien valmistamisen SPD-menetelmän avulla niin, että valmistustapa on nopea o 25 suurille tuotantovolyymeille sekä kustannustehokas energiankäytön kautta.The compression method proposed by the Applicant enables UFG materials to be produced using the SPD process, which is fast for high production volumes and cost effective through energy use.

ii

OO

g Syklisenä puristusmenetelmänä toteutettu SPD-menetelmä soveltuu teolliseksi x valmistusmenetelmäksi UFG-metalleille.g The SPD method, which is a cyclic compression method, is suitable as an industrial x process for UFG metals.

CCCC

CLCL

G)G)

° 30 KUVIOIDEN LYHYT ESITTELY° 30 BRIEF PRESENTATION OF THE PATTERNS

o δo δ

CVJCVJ

Keksintöä kuvataan nyt esimerkinomaisesti viitaten oheisiin kaaviollisiin piirustuksiin, joissa: 6 kuvio 1 esittää periaatekuvaa keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesta laitteistosta, jossa sovelletaan SPD-menetelmää; kuvio 2 esittää kuvion 1 laitteistoa, jossa materiaalia syötetään keskiosaan ja 5 materiaali muokkautuu keskiosan edestakaisessa liikkeessä yhdeltä alueelta; ja kuvio 3 esittää kuvion 1 -laitteistoa, jossa materiaali muokkautuu keskiosan edestakaisessa liikkeessä kahdelta alueelta.The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying schematic drawings, in which: Figure 1 shows a schematic view of an apparatus according to a preferred embodiment of the invention employing the SPD method; Fig. 2 shows the apparatus of Fig. 1, in which material is introduced into the central portion and 5 material is deformed in a reciprocating motion of the central portion from one region; and Fig. 3 illustrates the apparatus of Fig. 1, in which the material is deformed in a reciprocating motion of the central portion from two regions.

YKSITYISKOHTAINEN SELITYSDETAILED EXPLANATION

1010

Kuviot 1-3 esittävät SPD-menetelmää soveltavan laitteiston 100 periaatekuvaa.Figures 1-3 show a schematic view of apparatus 100 applying the SPD method.

Laitteistossa 100 muokataan metallimateriaalia 1 esim. UFG-materiaalin muodostamiseksi. Laitteisto 100 käsittää ensimmäiseen suuntaan 5 järjestetyn 15 materiaalin läpivirtauskanavan, joka käsittää sisääntulokanavan 2 ja ulosmenokanavan 4 ja niiden väliseen laitteiston keskiosaan järjestetyn puristinkanavan 3, joissa materiaali 1 on järjestetty liikutettavaksi ensimmäiseen suuntaan 5. Puristinkanavaa 3 liikutetaan toisessa suunnassa 6 edestakaisin sisääntulokanavan ja ulosmenokanavan suhteen, joka toinen suunta on 20 poikittain suhteessa ensimmäiseen suuntaan 5. Sisääntulokanavan 2 jättöpää 2’ ja puristinkanavan 3 alkupää 3’ muodostavat kohdalleen ensimmäisen puristusalueen 7 ja puristinkanavan jättöpää 3” ja ulosmenokanavan 4 alkupää 4’ muodostavat kohdalleen toisen puristusalueen 8 materiaalin 1 raekoon muokkaamiseksi kokoon alle 1 pm, edullisesti 0,1-1 pm. Materiaalia liikutetaan o 25 edullisesti puristinkanavan 3 tukemana. Materiaalia liikutetaan edullisesti 4 edestakaisin ainakin yhdessä toisessa suunnassa 6. Kuvioissa edestakainen i σ> liike on ylös-alas-liikettä.In the apparatus 100, metal material 1 is formed to form, e.g., UFG material. The apparatus 100 comprises a material flow channel 15 arranged in a first direction 5 comprising an inlet channel 2 and an outlet channel 4 and a press channel 3 disposed in the center of the apparatus, wherein material 1 is arranged to be movable in a first direction 5. The press channel 3 is moved back and forth the second direction 20 being transverse to the first direction 5. The inlet 2 outlet end 2 'and the press channel 3 start end 3' form a first press area 7 and a press channel outlet 3 'and outlet channel 4 start end 4' to form a second press area 8 to shape the material 1 , preferably 0.1 to 1 µm. The material is preferably moved 25 supported by a press passage 3. Preferably, the material is moved 4 back and forth in at least one other direction 6. In the figures, the back and forth motion i σ> is an up-down motion.

00

CCCC

CLCL

Eräiden suoritusmuotojen mukaan materiaalia syötetään ensimmäiseen O) ? 30 suuntaan läpi läpivirtauskanavan, joka käsittää sisääntulokanavan ja sen ^ jälkeisen puristinkanavan, jotka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan, jaAccording to some embodiments, the material is fed to the first O)? 30 through a flow passage comprising an inlet passage and a subsequent press passage arranged in a first direction, and

CVJCVJ

muodostetaan materiaalia muokkaava muokkausvoima liikuttamalla puristinkanavaa edestakaisin syöttösuunnan (ensimmäisen suunnan, 7 sisääntulokanavan) suhteen ainakin yhdessä toisessa suunnassa.forming a material shaping force by moving the press channel back and forth with respect to the feed direction (first direction, 7 inlet channels) in at least one second direction.

Edullisesti laitteisto käsittää ohjainpyöriä 9 materiaalin syöttämiseksi läpivirtauskanavaan 2, 3, 4.Preferably, the apparatus comprises guide wheels 9 for supplying material to the flow passage 2, 3, 4.

55

Kuvion 1 esittämässä menetelmän vaiheessa materiaalin 1 etupäätä 1’ on syötetty sisääntulokanavan 2 kautta ensimmäisessä suunnassa 5 puristinkanavan 3 muodostamaan keskiosaan muokattavaksi. Materiaalia tuetaan sisääntulokanavassa ja aloitetaan puristamaan edestakaisin toisessa 10 suunnassa 6 liikkuvalla keskiosalla ja syötetään syklisesti eteenpäin. Laitteisto käsittää ohjainpyöriä 9 materiaalin ohjaamiseksi laitteistoon 100.In the method step shown in Fig. 1, the front end 1 'of the material 1 is fed through an inlet conduit 2 in a first direction 5 to a central portion formed by a press conduit 3 for processing. The material is supported in the inlet duct and begins to squeeze back and forth with the central portion moving in another direction 10 and is cyclically fed forward. The apparatus comprises guide wheels 9 for guiding the material to the apparatus 100.

Kuvion 2 esittämässä menetelmän vaiheessa materiaalin etupää 1’ on syötetty ensimmäisessä suunnassa 5 puristinkanavan 3 muodostamaan keskiosaan 15 muokattavaksi ja materiaalia puristetaan toisessa suunnassa 6 edestakaisin liikkuvalla keskiosalla ja syötetään syklisesti eteenpäin. Keskiosa muodostaa puristimen, jolloin materiaalia muokataan katkoviivalla 7 merkityllä ympäröidyllä ensimmäisellä puristusalueella.In the method step shown in Figure 2, the front end 1 'of the material is fed in a first direction 5 to a central portion 15 formed by a press channel 3, and the material is compressed in a second direction 6 by a reciprocating central portion and fed cyclically. The central portion forms a press, whereupon the material is formed in the first surrounded area indicated by the dotted line 7.

20 Kuvion 3 esittämässä menetelmän vaiheessa materiaalin etupää 1’ on johdettu ensimmäisessä suunnassa 5 puristinkanavan 3 läpi ulosmenokanavaan 4. Materiaalia muokataan toisessa suunnassa 6 edestakaisin liikkuvalla keskiosalla ja syötetään syklisesti eteenpäin. Keskiosa muodostaa puristimen, jolloin materiaalia muokataan katkoviivalla 7 merkityllä ympäröidyllä o 25 ensimmäisellä puristusalueella ja katkoviivalla 8 merkityllä ympäröidyllä toisella 4 puristusalueella.In the method step shown in Fig. 3, the front end 1 'of the material is led in the first direction 5 through the press passage 3 to the outlet passage 4. The material is modified in the second direction 6 by a reciprocating center and fed cyclically. The central portion forms a press, whereby the material is formed in the first compression area designated by the dotted line 7 and the second surrounded area 4 by the dotted line 8.

i O) oi O) o

XX

cccc

CLCL

CDCD

OO

δ δ C\lδ δ C \ l

Claims (9)

1. SPD-menetelmä, jossa muokataan metallimateriaalia (1) laitteistossa (100), joka käsittää ensimmäiseen suuntaan (5) järjestetyn materiaalin 5 läpivirtauskanavan (2, 3, 4) ja puristimen), ja menetelmässä syötetään metallimateriaalia (1) ensimmäiseen suuntaan (5) ja puristetaan materiaalia puristimella toisessa suunnassa (6), joka on poikittain suhteessa ensimmäiseen suuntaan, ja muokataan materiaalin raekokoa pienemmäksi, syötetään materiaalia ensimmäiseen suuntaan (5) läpi läpivirtauskanavan, joka käsittää 10 sisääntulokanavan (2) ja sen jälkeisen puristinkanavan (3), jotka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan, tunnettu siitä, että puristetaan materiaalia edestakaisin puristimella toisessa suunnassa (6) ja muodostetaan materiaalia muokkaava muokkausvoima liikuttamalla puristinkanavaa (3) edestakaisin syöttösuunnan suhteen toisessa suunnassa (6). 15An SPD method of forming a metal material (1) in an apparatus (100) comprising a material passage (2, 3, 4) and a press arranged in a first direction (5) and feeding the metal material (1) to a first direction (5). ) and compressing the material with a press in a second direction (6) transverse to the first direction and shaping the material to a size smaller than the grain size, feeding the material in the first direction (5) through a flow passage comprising 10 inlet channels (2) and subsequent press channel (3) is arranged in the first direction, characterized in that the material is pressed back and forth by a press in the second direction (6) and a forming force is formed to deform the material by moving the press channel (3) back and forth in the feed direction in the other direction (6). 15 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristin käsittää puristinkanavan (3), joka muodostaa osan läpivirtauskanavasta.Method according to Claim 1, characterized in that the press comprises a press passage (3) which forms a part of the flow passage. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 syötetään metallimateriaalia (1) ensimmäiseen suuntaan (5) läpi läpivirtauskanavan, joka käsittää sisääntulokanavan (2) ja ulosmenokanavan (4) ja niiden välisen puristinkanavan (3), jotka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan, ja muodostetaan materiaalia muokkaava muokkausvoima liikuttamalla puristinkanavaa (3) edestakaisin sisääntulokanavan ja δ 25 ulosmenokanavan suhteen toisessa suunnassa (6). C\J i O σ>Method according to claim 1 or 2, characterized in that the metal material (1) is fed in a first direction (5) through a flow channel comprising an inlet channel (2) and an outlet channel (4) and a press channel (3) therebetween and forming a material shaping force by moving the press channel (3) back and forth with respect to the inlet channel and δ 25 in the other direction (6). C \ J i O σ> 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, O x että muokataan materiaalia sisääntulokanavan (2) jättöpään (2’) ja CL puristinkanavan (3) alkupään (3’) kohdalleen muodostamassa ensimmäisessä O) ? 30 puristusalueessa (7). δ C\JMethod according to one of Claims 1 to 3, characterized in that O x is formed into a material in the first O) formed by the inlet end (2 ') of the inlet conduit (2) and the initial end (3') of the CL conduit (3)? 30 in the compression region (7). δ C \ J 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muokataan materiaalia puristinkanavan (3) jättöpään (3”) ja ulosmenokanavan (4) alkupään (4’) kohdalleen muodostamassa toisessa puristusalueessa (8).Method according to Claim 4, characterized in that the material is formed in a second compression zone (8) formed by the outlet (3 ') of the press passage (3) and the leading end (4') of the exit passage (4). 6. Laitteisto (100) metallimateriaalin (1) muokkaamiseksi UFG-materiaaliksi, joka laitteisto käsittää materiaalin läpivirtauskanavan (2, 3, 4), 5 joka on järjestetty ensimmäiseen suuntaan (5), ja puristimen, ja läpivirtauskanava (2, 3, 4) käsittää materiaalin sisääntulokanavan (2) ja sen jälkeen puristinkanavan (3), joissa materiaali on järjestetty liikutettavaksi ensimmäiseen suuntaan (5) läpi läpivirtauskanavan, joka käsittää sisääntulokanavan (2) ja sen jälkeisen puristinkanavan (3), tunnettu siitä, että 10 laitteisto on konfiguroitu puristamaan puristinkanavalla materiaalia edestakaisin sisääntulokanavan suhteen toisessa suunnassa (6), joka on poikittain suhteessa ensimmäiseen suuntaan, ja muodostamaan materiaalia muokkaava muokkausvoima liikuttamalla puristinkanavaa (3) edestakaisin syöttösuunnan suhteen toisessa suunnassa (6). 15An apparatus (100) for converting a metal material (1) into a UFG material, the apparatus comprising a material flow passage (2, 3, 4), 5 arranged in a first direction (5), and a press, and a flow passage (2, 3, 4). comprising a material inlet passage (2) and thereafter a press passage (3), wherein the material is arranged to be moved in a first direction (5) through a flow passage comprising an inlet passage (2) and a subsequent press passage (3), characterized in in the press passage, the material is reciprocated with respect to the inlet passage in the second direction (6) transverse to the first direction, and to form the material shaping forming force by moving the press passage (3) back and forth with respect to the feed direction in the second direction (6). 15 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että puristin käsittää puristinkanavan (3), joka muodostaa osan läpivirtauskanavasta.Apparatus according to claim 6, characterized in that the press comprises a press passage (3) which forms part of the flow passage. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 20 sisääntulokanavan jättöpää (2’) ja puristinkanavan alkupää (3’) muodostavat kohdalleen ensimmäisen puristusalueen (7).8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the inlet end (2 ') of the inlet passage and the start end (3') of the press passage form a first compression region (7). 9. Jonkin patenttivaatimuksen 7-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että läpivirtauskanava (2, 3, 4) käsittää ensimmäisessä suunnassa (5) o 25 puristinkanavan (3) jälkeen ulosmenokanavan (4), ja puristinkanavan jättöpää 4 (3”) ja ulosmenokanavan alkupää (4’) muodostavat kohdalleen toisen i g puristusalueen (8). X cc CL CD O δ δ C\lApparatus according to one of Claims 7 to 8, characterized in that the through-flow channel (2, 3, 4) comprises in the first direction (5) o 25 following the press channel (3) an outlet channel (4), and a press channel outlet 4 (3 ') and outlet channel the leading end (4 ') forming a second ig pressing region (8). X cc CL CD O δ δ C \ l
FI20110109A 2011-03-24 2011-03-24 SPD Method and Hardware FI124551B (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20110109A FI124551B (en) 2011-03-24 2011-03-24 SPD Method and Hardware
PCT/FI2011/050494 WO2012127098A1 (en) 2011-03-24 2011-05-30 Spd process and apparatus
CN201280014932.0A CN103492098A (en) 2011-03-24 2012-02-08 SPD process and apparatus
RU2013144047/02A RU2013144047A (en) 2011-03-24 2012-02-08 METHOD AND DEVICE FOR IMPLEMENTING INTENSIVE PLASTIC DEFORMATION
PCT/FI2012/050114 WO2012127100A2 (en) 2011-03-24 2012-02-08 Spd process and apparatus
EP12713197.7A EP2714301B1 (en) 2011-03-24 2012-02-08 Spd process and apparatus
US14/006,951 US20140102160A1 (en) 2011-03-24 2012-02-08 Spd process and apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20110109A FI124551B (en) 2011-03-24 2011-03-24 SPD Method and Hardware
FI20110109 2011-03-24

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20110109A0 FI20110109A0 (en) 2011-03-24
FI20110109A FI20110109A (en) 2012-09-25
FI124551B true FI124551B (en) 2014-10-15

Family

ID=43806410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20110109A FI124551B (en) 2011-03-24 2011-03-24 SPD Method and Hardware

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140102160A1 (en)
EP (1) EP2714301B1 (en)
CN (1) CN103492098A (en)
FI (1) FI124551B (en)
RU (1) RU2013144047A (en)
WO (2) WO2012127098A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106238488A (en) * 2016-09-14 2016-12-21 中国科学院金属研究所 Different pressures cut the method and apparatus of continuous large plastometric set under composite strain path
CN110340171A (en) * 2018-05-18 2019-10-18 刘鹏宇 A kind of forming die for pipe and its manufacturing process
CN111515284B (en) * 2020-04-30 2021-05-18 燕山大学 Strong deformation device and process for plate
CN111633101B (en) * 2020-06-10 2021-03-30 燕山大学 Repeated thinning, bending and strong deformation process for plates
CN113430359B (en) * 2021-05-19 2022-09-20 西北工业大学 High-strength and high-toughness rolling method for large-size gun steel bar
CN113430358A (en) * 2021-05-19 2021-09-24 西北工业大学 Method for regulating and controlling carbide of large-size gun steel bar

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3838803B2 (en) * 1999-02-25 2006-10-25 俊郎 小林 Composite high strength material and manufacturing method thereof
US6399215B1 (en) * 2000-03-28 2002-06-04 The Regents Of The University Of California Ultrafine-grained titanium for medical implants
US6197129B1 (en) * 2000-05-04 2001-03-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for producing ultrafine-grained materials using repetitive corrugation and straightening
AU2003299073A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-19 Zenji Horita Method of working metal, metal body obtained by the method and metal-containing ceramic body obtained by the method
US8394214B2 (en) * 2003-03-10 2013-03-12 Rinascimetalli Ltd. Method for processing metal body and apparatus for processing metal body
US7191630B2 (en) * 2003-07-25 2007-03-20 Engineered Performance Materials Co., Llc Method and apparatus for equal channel angular extrusion of flat billets
GB0506091D0 (en) 2005-03-24 2005-05-04 Univ Strathclyde Severe plastic deformation of metals
CN1298449C (en) * 2005-06-16 2007-02-07 上海交通大学 Spiral extrusion shaping method
RO123274B1 (en) * 2008-02-04 2011-05-30 Universitatea "Dunărea De Jos" Din Galaţi Method and equipment for material nanostructuring by severe plastic deformation

Also Published As

Publication number Publication date
EP2714301A2 (en) 2014-04-09
WO2012127100A3 (en) 2012-11-15
US20140102160A1 (en) 2014-04-17
WO2012127100A2 (en) 2012-09-27
WO2012127098A1 (en) 2012-09-27
CN103492098A (en) 2014-01-01
FI20110109A (en) 2012-09-25
EP2714301B1 (en) 2016-02-03
FI20110109A0 (en) 2011-03-24
RU2013144047A (en) 2015-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI124551B (en) SPD Method and Hardware
US8631673B2 (en) Severe plastic deformation of metals
CN108097733B (en) Extrusion-torsion composite processing die and method capable of realizing multidirectional shearing
JP6053558B2 (en) Method for manufacturing molded article of extruded material press
CN107893201B (en) Reciprocal squeeze for preparing super fine crystal material turns round the isometrical angle manufacturing process of upsetting
KR101210889B1 (en) Severe plastic deformation system and method for working wire rod using the same
KR101187967B1 (en) Grain refinement apparatus of metal material
RU2474485C2 (en) Method of combined pipe end upsetting
RU2491147C2 (en) Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part
Tang et al. Superplastic forming process applied to aero-industrial strakelet: wrinkling, thickness, and microstructure analysis
WO2009064217A1 (en) Method for producing long-length ultra-fine grain semi-finished products
US10589330B2 (en) Method and system for producing open or closed annular structural components made of light metal and alloys thereof
RU2560474C2 (en) Method of continuous equal channel angular pressing of metal blanks in form of rod
RU2352431C2 (en) Punching method of welding neck flange forging
EP1964624A1 (en) Swaging method and swaging apparatus
CN104772566A (en) Processing method for non-uniform thickness welded pipe
CN106881369B (en) A kind of two-way composite extrusion die and extrusion process of magnesium alloy plate and belt
KR101181612B1 (en) Grain refinement method of metal material
RU2456111C1 (en) Method of forming ultra-fine-grained structure in billets from metal and alloys
RU2450882C2 (en) Method of hardening annular billet by channel-angular forming and device to this end
CN106238488A (en) Different pressures cut the method and apparatus of continuous large plastometric set under composite strain path
UA28415U (en) Method for manufacturing articles of high density
Lang et al. Research on the innovative hybrid impact hydroforming
RU2693280C2 (en) Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece
KR101276631B1 (en) Apparatus and method for severe plastic deformation

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 124551

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed