PL232401B1 - Sposób wytwarzania materiału makroskopowo dwufazowego, w postaci drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym i urządzenie do tego sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania materiału dwufazowego, w postaci drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym i urządzenie do tego sposobu, znajdujące zastosowanie w elektrotechnice, elektronice, mechatronice oraz przemyśle związanym z wytwarzaniem maszyn i urządzeń.

Ze stanu techniki znane są różne metody wyciskania metali i stopów. Przykładowo z publikacji „Otrzymywanie kompozytów CU/AI2O3 metodą współbieżnego wyciskania KOBO” Kompozyty (Composites) 6(2006)4 M. Kostecki, W. Bochniak, A. Olszyna znany jest sposób otrzymywania materiału kompozytowego CU/AI2O3 przy wykorzystaniu technologii KOBO, polegającej na sterowaniu strukturą materiału poprzez odpowiednią zmianę drogi odkształcenia plastycznego. Materiałami wyjściowymi w tej metodzie są komercyjne proszki Cu o czystości 99,5% i średniej wielkości cząstek 32 μm oraz AI2O3 o czystości 99,99% i średniej wielkości cząstek 134 nm. Z proszków tych wykonano mieszaniny Cu + x% objętości AI2O3 (x = 0, 2, 5, 10) poprzez homogenizację w pojemnikach polietylenowych w zawiesinie alkoholu izopropylowego przez 24 h z udziałem mielników AI2O3. Mieszaniny po wysuszeniu i granulowaniu zagęszczano izostatycznie pod ciśnieniem 120 MPa w celu nadania kształtu. Następnie materiał spiekano swobodnie w czasie 1 h w temperaturze 1050°C w atmosferze azotu. Otrzymano wsad, w postaci walców o średnicy około 39,5 mm i długości 80 mm. Średnice pojemnika i matrycy wynosiły odpowiednio 40 oraz 8 mm. Próby wyciskania przeprowadzono na prasie KOBO 100T z naciskiem ok. 0,5 MN (50% max nacisku prasy), co warunkowało średnią prędkość wypływu wyrobu na poziomie 1,8 mm/s. Kąt obustronnego obracania matrycy wynosił ±16°, a częstotliwość 5 Hz.

W celu przeniesienia obrotów matrycy do wnętrza wsadu na czole matrycy zostały promieniowo naniesione rowki. Materiał poddawano obróbce plastycznej dwutorowo, tzn. zarówno w formie wyprasek, jak i po procesie spiekania. Produkt otrzymany w wyniku odkształcenia plastycznego posiadał kształt pręta o średnicy 8 mm i średniej długości ok. 1 m.

Znany jest również sposób ciągłego wyciskania materiałów metalicznych Conflex (Conform, Castex) polegający na wpychaniu pręta przez wykalibrowaną rolkę do nieruchomego pojemnika, utworzonego przez część tej rolki oraz obudowę z umieszczoną w niej matrycą. Podczas procesu wypychany pręt trze o wnętrze pojemnika, a nagrzewając się do wysokiej temperatury obniża opór plastycznego płynięcia materiału, czym ułatwia odkształcenie i osiągnięcie założonego przekroju poprzecznego wyrobu.

Inny znany sposób ciągłego wyciskania, zwany „new-exrolling”, polega na zastosowaniu walcarki duo z walcami o wykalibrowanych rowkach, tworzących kołowy prześwit pomiędzy zwartymi walcami. W tym miejscu umieszczona jest obustronnie obracająca się matryca, do której wskutek obrotu walców, wpychany jest pręt wsadowy, który przechodząc przez nią uzyskuje postać wyrobu. Z powodów konstrukcyjnych realizacja tego sposobu jest ograniczona jedynie do prętów wsadowych o niewielkiej średnicy.

Z opisu PL157911B1 znany jest sposób wytwarzania drutów i taśm ze stopu o właściwościach nadprzewodzących, polegający na przesyceniu wlewka, jego przeróbce plastycznej na gorąco przez walcowanie lub wyciskanie w otulinie miedzianej lub aluminiowej, a następnie poddaniu go przeróbce plastycznej na zimno z lub bez międzyoperacyjnego wyżarzania rekrystalizującego, odpowiednio przez wielostopniowe ciągnienie lub walcowanie oraz co najmniej jednym wyżarzaniu starzejącym, charakteryzujący się tym, że w końcowej fazie przeróbki plastycznej na zimno uzyskany półwyrób poddaje się wyżarzaniu starzejącemu jedno- lub wielokrotnemu i dodatkowej, co najmniej jednokrotnej operacji skręcania lub przeginania, którą realizuje się przed, lub pomiędzy albo po wyżarzaniu starzejącym, przy czym w każdej operacji skręcania lub przeginania wykonuje się 50 do 15 000 cykli z amplitudą nie mniejszą niż ±0,5% i częstotliwością nie mniejszą niż 1 cykl/s.

Z opisu PL168018B1 znany jest sposób wyciskania materiałów współbieżnie lub przeciwbieżnie, polegający na tym, że podczas wyciskania dokonuje się skręcania materiału wsadowego względem matrycy lub matrycy, względnie jej części w stosunku do materiału wsadowego, przy czym kierunek skręcania leży korzystnie w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wyciskania.

Z opisu patentowego PL174474B1 znany jest sposób wyciskania wyrobów, zwłaszcza metalowych, znajdujący zastosowanie podczas wyciskania metali i stopów metali z dużą redukcją przekroju. Sposób wyciskania wyrobów, zwłaszcza metalowych w połączonych procesach wyciskania współbieżnego lub przeciwbieżnego i wymuszenia dodatkowego odkształcenia plastycznego, poprzez okresowo zmienne skręcanie matrycy lub jej elementu składowego względem wyrobu umieszczonego

PL 232 401 B1 w recypiencie albo poprzez okresowo zmienne skręcanie wyrobu usytuowanego w recypiencie względem matrycy, charakteryzuje się tym, że dodatkowe odkształcenie plastyczne wymusza się w strefie ścinania wyciskanego wyrobu, poprzez okresowo zmienne skręcanie wraz z matrycą części wyciskanego wyrobu, która przylega do matrycy lub jej elementu składowego wskutek nierówności uprzednio wykonanych na jej powierzchni stykającej się z wyrobem, względem pozostałej części wyrobu usytuowanej w recypiencie, albo poprzez okresowo zmienne skręcanie części wyciskanego wyrobu usytuowanego w recypiencie względem części wyrobu, przylegającej do matrycy lub jej elementu składowego, wskutek nierówności uprzednio wykonanych na jej powierzchni stykającej się z wyrobem od strony recypienta.

Z opisu PL215612B1 znany jest sposób ciągłego wyciskania prętów metalicznych, polegający na cyklicznym wpychaniu pręta wsadowego do pojemnika, a z przeciwnej strony cyklicznym wpychaniu obustronnie obracającej się matrycy, który charakteryzuje się tym, że wpychanie pręta wsadowego do pojemnika jak i wpychanie do niego matrycy odbywa się naprzemiennie.

Ze stanu techniki znana jest również metoda wytwarzania drutu w procesie tarciowego wyciskania wiórów ze stopów aluminium, zwana Friction Extrusion (FE). W sposobie tym, obracająca się matryca (stempel) ma spiralny rowek na przedniej powierzchni oraz otwór pośrodku. Środkowy otwór ma średnicę 2,5 mm, co determinuje średnicę wyciskanego drutu. Matryca obraca się ruchem prawoskrętnym, tak więc rowek powoduje przesuwanie się materiału do środka otworu (do wylotu). Matryca napędzana jest przez urządzenie do zgrzewania FSW z systemem do kontroli przemieszczenia w osi Z. Oznacza to, że cały proces wytłaczania zachodzi pod stałym naprężeniem i współczynnikiem wyciekania, a postęp matrycy może się zmieniać podczas procesu. Jest to w przeciwieństwie do „normalnego” procesu wyciskania, gdzie szybkość wyciskania jest utrzymywana na stałym poziomie, a naprężenie może zmieniać się w celu utrzymania określonego wskaźnika. Oś maszyny jest zbieżna z osią wytłaczania, więc siła jest równoważna z siłą wytłaczania. Recypient (komora z wiórami) zamocowany jest na płycie oporowej ze stali nierdzewnej. Proces wytłaczania drutu można opisać jako wsteczne wyciskanie, w którym obracająca się matryca dociskana jest do recypienta pod kontrolowanym obciążeniem, a drut wytłaczany jest w górę przez otwór centralny matrycy. Opisana metoda, jest słabo upowszechniona z uwagi na szereg niedogodności i ograniczeń. Przykładowo, długość drutu jest ograniczona przez przestrzeń matrycy. Pozostała część wiórów jest konsolidowana do formy dysku w recypiencie. Metoda ta wymaga wstępnej obróbki wiórów. Wióry powinny być z tego samego rodzaju materiału (najlepiej z tej samej serii). Sposób ten wymaga również, aby wióry były suche. To wszystko powoduje, iż proces ten uznaje się za proces czasochłonny i nieopłacalny ekonomicznie.

Problemem technicznym wymagającym rozwiązania było opracowanie nowego sposobu wytwarzania materiału o złożonej budowie, posiadającego formę drutu zawierającego rdzeń z innego materiału metalicznego, pozbawionego ww. niedogodności.

Istotą sposobu wytwarzania materiału makroskopowo dwufazowego, w postaci drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym, w procesie wyciskania tarciowego, ze wsadu (materiału przetwarzanego) jest to, że wsad (materiał przetwarzany) w postaci aluminiowego materiału litego z osiowo i swobodnie umieszczonym rdzeniem miedzianym, wprowadza się w ruch obrotowy, czoło wsadu uplastycznia się wciskając w nie nagrzane czoło stempla, poruszającego się ruchem posuwistym w osi wsadu, mającego spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek, korzystnie wykonany frezem o kształcie ściętego stożka, i mającego przelotowy otwór umieszczony w osi poziomej stempla, po czym uplastyczniony na powierzchni czoła stempla materiał wsadu, poprzez rowek stempla, kieruje się w przelotowy otwór stempla, formując materiał wsadu do postaci drutu.

Korzystnie wsad (materiał przetwarzany) może mieć kształt walca zaopatrzonego w rdzeń, którego średnica (wymiary) w części chwytowej, jest mniejsza niż w części przetwarzanej.

Korzystnie wsad (materiał przetwarzany) wprowadza się w ruch obrotowy z prędkością od 140 obr./min do 180 obr./min.

Korzystnie czoło stempla przed procesem wyciskania nagrzewa się do temperatury od 150°C do 180°C.

Korzystnie czoło stempla wciska się we wsad (materiał przetwarzany) z prędkością od 1,0 mm/min do 1,8 mm/min.

Istotą urządzenia do wytwarzania materiału dwufazowego, w postaci drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym, w procesie wyciskania tarciowego, ze wsadu (materiału przetwarzanego), mające postać tokarki jest to, że ma napęd uchwytu wsadu, uchwyt wsadu, piec grzewczy, stempel, uchwyt stempla, część ruchomą siłownika, część statyczną (cylinder) siłownika oraz układ chłodzenia,

PL 232 401 B1 a przy tym uchwyt wsadu wykonuje ruch obrotowy o regulowanej prędkości obrotów, a uchwyt stempla wykonuje ruch posuwisty, oraz uchwyt wsadu i uchwyt stempla pracują w jednej osi, a przy tym stempel ma przelotowy otwór, umieszczony w osi poziomej stempla i spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek, znajdujący się na jego czole.

Korzystnie prędkość obrotów uchwytu wsadu wynosi od 130 obr./min do 190 obr./min.

Korzystnie uchwyt stempla przemieszcza się w kontrolowany sposób i napędzany jest siłownikiem hydraulicznym.

Korzystnie uchwyt wsadu i uchwyt stempla są samocentrujące.

Korzystnie piec grzewczy jest usuwalny z drogi ruchu stempla.

Korzystnie układ chłodzenia stanowi układ chłodzenia wodą, chłodziwem przemysłowym, sprężonym powietrzem lub nadmuchem powietrza.

Korzystnie spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek na czole stempla, wykonany jest frezem o kształcie ściętego stożka.

Korzystnie głębokość rowka wynosi 1 mm, ilość zwojów rowka wynosi 0,27 mm^-1, szerokość w dolnej części wynosi 0,9 mm, a szerokość w płaszczyźnie czoła wynosi 1,8 mm.

Korzystnie przelotowy otwór, umieszczony w osi poziomej stempla, ma długość równą całkowitej długości stempla, przy czym średnica tego otworu na czole stempla, jest mniejsza od średnicy tego otworu w części wewnętrznej stempla, a długość tego otworu w części wewnętrznej stempla, jest równa całkowitej długości stempla, pomniejszonej o długość tego otworu na czole stempla.

Korzystnie stempel wykonany jest ze stali szybkotnącej ulepszonej cieplnie, po nadaniu kształtu powierzchni roboczej stempla, którą jest czoło stempla.

Zaletą sposobu wytwarzania materiału makroskopowo dwufazowego, w postaci drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym oraz urządzenia do tego sposobu jest to, że umożliwiają pracę z materiałem litym. Wyeliminowano konieczność stosowania wiórów co dotychczas, w tego typu metodach, było nieodzowne. Proces stał się mniej czasochłonny i opłacalny ekonomicznie. Zastosowanie sposobu wytwarzania według wynalazku, prowadzi do uzyskania materiału dwufazowego o znacznie lepszych właściwościach, niż właściwości dotychczas otrzymywanych materiałów. Materiał uzyskany tym sposobem, charakteryzuje się podwyższoną twardością płaszcza, ponieważ w wyniku procesu ziarna materiału płaszcza, uległy rozdrobnieniu w wyniku rekrystalizacji dynamicznej. Rdzeń materiału nie ulega natomiast przeróbce plastycznej, jedynie nagrzaniu do podwyższonej temperatury, co powoduje zmniejszenie twardości w wyniku zmian w strukturze dyslokacyjnej, pozostałej po procesie ciągnienia. Nowa metoda umożliwia wytworzenie drutu o większej średnicy, niż to było możliwe dotychczas. Zwiększyła się wydajność procesu. Nowa metoda umożliwia przetworzenie większej ilości materiału wsadowego, niż w znanym procesie tego typu.

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładach realizacji i na rysunkach, na których fig. 1

- przedstawia schemat urządzenia do wytwarzania materiału makroskopowo dwufazowego, fig. 2

- przedstawia wsad (materiał przetwarzany), fig. 3 - stempel w półprzekroju poprzecznym oraz widok czoła stempla, fig. 4 - nacięcia na czole stempla w widoku z boku.

Przykład realizacji 1 (urządzenie)

Urządzenie do wytwarzania materiału makroskopowo dwufazowego, w postaci drutu ma postać tokarki, która składa się z następujących elementów: napędu 1 uchwytu wsadu, uchwytu wsadu 2, pieca grzewczego 4 (usuwalnego z drogi ruchu stempla 5), stempla 5, uchwytu stempla 6, części ruchomej siłownika 7, części statycznej (cylinder) siłownika 8 oraz układu 9 chłodzenia.

Urządzenie według wynalazku posiada samocentrujące uchwyty: uchwyt wsadu 2 i uchwyt stempla 6, pracujące w jednej osi, przy czym uchwyt wsadu 2 wykonuje ruch obrotowy o regulowanej prędkości obrotów co najmniej w przedziale od 130 obr./min do 190 obr./min, a uchwyt stempla 6 wykonuje ruch posuwisty: roboczy (podczas procesu) i jałowy (w przeciwnym kierunku - umożliwienie zmiany wsadu 3).

Uchwyt stempla 6 przemieszcza się w kontrolowany sposób i napędzany jest siłownikiem hydraulicznym, uwidocznionym na fig. 1 w postaci z części ruchomej 7 i części statycznej 8.

Ponadto, urządzenie wyposażone jest w system umożliwiający nagrzewanie czoła stempla 5 i usunięcie pieca grzewczego 4 z drogi ruchu stempla 5 przed rozpoczęciem procesu wytwarzania drutu.

Na czole stempla 5, znajduje się spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek wykonany frezem o kształcie ściętego stożka, przy czym głębokość rowka br wynosi 1 mm, ilość zwojów (rowka) gzr wynosi 0,27 mm^-1, szerokość w dolnej części ad wynosi 0,9 mm a szerokość w płaszczyźnie czoła ag wynosi 1,8 mm. Stempel 5 wykonany jest ze stali szybkotnącej ulepszonej cieplnie po nadaniu kształtu powierzchni roboczej stempla 5 (na czole stempla 5).

PL 232 401 Β1

Urządzenie według wynalazku, wyposażone jest również w układ 9 chłodzenia.

W opisywanym przykładzie realizacji 1, jest to układ 9 chłodzenia powietrzem sprężonym od 3 atm (0,3 MPa) do 4 atm (0,4 MPa). Układ 9, umożliwia chłodzenie nadmuchem powietrza zewnętrznej powierzchni obracającego się wsadu 3. Układ 9 składa się z giętkiego węża zbrojonego (przeznaczonego do pneumatyki) o przekroju 0 6 mm oraz metalowej dyszy o przekroju 0 5 mm, umieszonej nad miejscem roboczym urządzenia. Intensywność chłodzenia regulowana jest stopniem otwarcia zaworu umieszczonego przed dyszą. Sprężone powietrze o ciśnieniu 3 atm (0,3 MPa) do 4 atm (0,4 MPa) podawane jest z zespołu kompresor-zbiornik ciśnieniowy.

Przykład realizacji 2 (urządzenie)

Urządzenie zbudowane jest jak podano w przykładzie realizacji 1, z tą różnicą, że układ 9 chłodzenia, stanowi układ 9 chłodzenia wodą.

W przypadku chłodzenia wodą, układ 9 składa się z giętkiego węża o przekroju % cala łączącego króciec zaworu ujęcia wody miejskiej z dyszą o przekroju okrągłym 0 6 mm. Intensywność wypływu wody regulowania jest stopniem otwarcia zaworu. Woda z układu 9 odprowadzana jest do kanalizacji miejskiej za pośrednictwem pojemnika zainstalowanego pod miejscem roboczym urządzenia oraz zespołem rurek (standardowo stosowanych w instalacjach wodno-kanalizacyjnych).

Przykład realizacji 3 (urządzenie)

Urządzenie zbudowane jest jak podano w przykładzie realizacji 1, z tą różnicą, że układ 9 chłodzenia, stanowi układ 9 chłodzenia chłodziwem przemysłowym.

W przypadku chłodzenia chłodziwem przemysłowym, układ 9 pracuje w systemie zamkniętym. Chłodziwo podawane jest za pomocą pompy ze zbiornika głównego, przez zespół węży giętkich o przekroju 0 10 mm do dyszy o średnicy 0 6 mm. Intensywność wypływu chłodziwa regulowana jest stopniem otwarcia zaworu umieszczonego przed dyszą. Chłodziwo spływa do pojemnika zainstalowanego pod miejscem roboczym urządzenia, następnie giętkimi wężami kierowane jest do odstojnika, z którego przepływa do zbiornika głównego. Filtrowanie chłodziwa nie jest konieczne.

Przykład realizacji 4 (urządzenie)

Urządzenie zbudowane jest jak podano w przykładzie realizacji 1, z tą różnicą, że układ 9 chłodzenia, stanowi układ 9 chłodzenia nadmuchem powietrza.

W przypadku chłodzenia nadmuchem powietrza, układ 9 składa się z wentylatora oraz giętkiego przewodu powietrznego o średnicy 0 50 mm, zakończonego dyszą o średnicy 0 30 mm. Układ 9 pracuje z wypadkową wydajnością.

Przykład realizacji 5 (sposób)

Sposób wytwarzania materiału dwufazowego, zwłaszcza drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym można umownie podzielić na dwa etapy. Pierwszy etap polega na tym, że z materiału PA 38/6060 o składzie chemicznym ukazanym w Tabeli nr 1 wytwarza się wsad 3 (materiał przetwarzany).

Tabela 1 Skład chemiczny [%wg.]

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ni	Zr	Ti
0,30	0,10	Max	Max	0,35	Max	Max	-	-	Max
0,6	0,30	0,10	0,10	0,6	0,05	0,15	-	-	0,10

Wsad 3 (materiał przetwarzany) został ukazany na fig. 2. Może mieć on postać walca o dwóch średnicach, który charakteryzują następujące zależności wymiarowe:

- d_rp = d_n + 4 mm - średnica d_rp wsadu 3 jest równa średnicy d_n stempla 5 powiększonej o 4 mm;

- drc = d_rp - 4 mm - średnica d_rc części chwytowej wsadu 3 (materiału przetwarzanego) jest równa średnicy d_rp wsadu 3 (materiału przetwarzanego) pomniejszonej o 4 mm;

- lr_P = l_x + 45 mm - długość l_rp wsadu 3 (materiału przetwarzanego) jest równa długości l_x części roboczej stempla 5 powiększonej o 45 mm;

- Irc = 40 mm - długość l_rc części chwytowej wsadu 3 (materiału przetwarzanego) jest równa 40 mm.

W osi wsadu 3 (materiału przetwarzanego) wierci się otwór o średnicy d_or równej średnicy rdzenia d_r oraz długości l_or równej długości rdzenia l_r pomniejszonej o 5 mm, przy czym długość rdzenia l_r jest równa długości l_x części roboczej stempla 5.

PL 232 401 Β1

Rdzeń ma formę drutu o średnicy d_r i długości l_r.

Materiał rdzenia, to miedź M1E-ECu58-CuETP - katodowa 99,9% Cu. Dokładny skład chemiczny rdzenia, ukazuje poniższa Tabela nr 2.

Tabela 2

Skład chemiczny rdzenia [%wg.j, wartości maksymalne

Ni	Sn	Sb	Pb	Zn	Fe	As	Bi	Cu
0,002	0,002	0,002	0,005	0,003	0,005	0,002	0,001	min. 99,9

Scharakteryzowany powyżej rdzeń wprowadza się do otworu w osi wsadu 3 (materiału obrabianego).

Wsad 3 (materiał obrabiany) zaopatrzony w rdzeń, umieszcza się następnie w uchwycie 2 tokarki. Po przeciwnej stronie, w uchwycie 6 tokarki, mocuje się stempel 5.

Stempel 5 wykonany jest ze stali szybkotnącej SW18 ulepszonej cieplenie po nadaniu kształtu czoła. Charakteryzują go następujące zależności wymiarowe:

- średnica stempla 5 - d_n,

- średnica otworu na czole stempla 5, w osi narzędzia - d_ot,

- średnica otworu wewnątrz stempla 5, w osi narzędzia - d_s,

- całkowita długość l_cn stempla 5 wynosi 190 mm,

- długość lx części roboczej stempla 5 wynosi 120 mm,

- długość lot otworu na czole stempla 5 wynosi 4 mm,

- długość l_s otworu wewnątrz stempla 5 jest równa całkowitej długości l_cn stempla 5 pomniejszonej o długość lot otworu na czole stempla 5.

Na czole stempla 5, znajduje się spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek wykonany frezem o kształcie ściętego stożka. Głębokość rowka b_r wynosi 1 mm, ilość zwojów rowka g_zr wynosi 0,27 mm¹, szerokość w dolnej części ad wynosi 0,9 mm, szerokość w płaszczyźnie czoła a_g wynosi 1,8 mm.

Opisany powyżej pierwszy etap sposobu wytwarzania materiału makroskopowo dwufazowego, zwłaszcza drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym, jest wspólny dla wszystkich wariantów drugiego etapu procesu, przedstawionego w poniższych przykładach realizacji 6-8:

Przykład realizacji 6 (sposób)

Postępując zgodnie z przykładem realizacji 5, przechodzi się do drugiego etapu, w którym czoło stempla 5 nagrzewa się w piecu 4 do temperatury 180°C. Wsad 3 (materiał przetwarzany) wykonuje ruch obrotowy z prędkością 140 obr./min. W czoło wsadu 3 (materiału przetwarzanego) wciskany jest stempel 5, który wykonuje w kierunku wsadu 3 (materiału przetwarzanego) ruch posuwisty, z prędkością 1 mm/min. W wyniku oddziaływania czoła stempla 5 z materiałem wsadu 3, następuje płynięcie materiału wsadu 3 wzdłuż rowka znajdującego się na czole stempla 5. Materiał wsadu 3 płynie do otworu ulokowanego w osi stempla 5, gdzie następuje formowanie kształtu przekroju poprzecznego wyciskanego drutu.

Przykład realizacji 7 (sposób)

Postępując zgodnie z przykładem realizacji 5, przechodzi się do drugiego etapu, w którym czoło stempla 5 nagrzewa się w piecu 4 do temperatury 150°C. Wsad 3 (materiał przetwarzany) wykonuje ruch obrotowy z prędkością 160 obr./min. W czoło wsadu 3 (materiału przetwarzanego) wciskany jest stempel 5, który wykonuje w kierunku wsadu 3 (materiału przetwarzanego) ruch posuwisty, z prędkością 1,5 mm/min. W wyniku oddziaływania czoła stempla 5 z materiałem wsadu 3, następuje płynięcie materiału wsadu 3 wzdłuż rowka znajdującego się na czole stempla 5. Materiał wsadu 3 płynie do otworu ulokowanego w osi stempla 5, gdzie następuje formowanie kształtu przekroju poprzecznego wyciskanego drutu.

Przykład realizacji 8 (sposób)

Postępując zgodnie z przykładem realizacji 5, przechodzi się do drugiego etapu, w którym czoło stempla 5 nagrzewa się w piecu 4 do temperatury 150°C. Wsad 3 (materiał przetwarzany) wykonuje ruch obrotowy z prędkością 180 obr./min. W czoło wsadu 3 (materiału przetwarzanego) wciskany jest stempel 5, który wykonuje w kierunku wsadu 3 (materiału przetwarzanego) ruch posuwisty, z prędkością 1,8 mm/min. W wyniku oddziaływania czoła stempla 5 z materiałem wsadu 3, następuje płynięcie materiału wsadu 3 wzdłuż rowka znajdującego się na czole stempla 5. Materiał płynie do otworu uloPL 232 401 B1 kowanego w osi stempla 5, gdzie następuje formowanie kształtu przekroju poprzecznego wyciskanego drutu.

W wyniku opisanego w powyższych przykładach realizacji sposobu wytwarzania na opisanym powyżej urządzeniu, powstaje materiał makroskopowo dwufazowy, zwłaszcza drut ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym, który charakteryzuje się tym, że ma rdzeń nieprzerobiony plastycznie, poddany w procesie wytwarzania działaniu wyłącznie podwyższonej temperatury, oraz płaszcz zewnętrzny przetworzony plastycznie.

Ze względu na parametry czoła stempla 5 (średnica dn, ilość zwojów gzr), wymiary rowka (głębokość rowka br, szerokość w płaszczyźnie czoła ag, szerokość w płaszczyźnie dna rowka ad) oraz średnicę otworu przez który materiał jest wyciskany - dot, rdzeń uformowanego materiału makroskopowo dwufazowego (drutu) pozostaje nieprzerobiony plastycznie w stosunku do stanu początkowego. Natomiast otaczająca go warstwa stopu aluminium przylega do jego powierzchni i posiada mikrostrukturę i właściwości zmienione względem stanu początkowego, w wyniku przeróbki plastycznej o złożonej kinetyce odkształcenia plastycznego - płynięcie w rowku stempla 5 i formowanie w otworze stempla 5.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania materiału makroskopowo dwufazowego, w postaci drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym, w procesie wyciskania tarciowego, ze wsadu (materiału przetwarzanego), znamienny tym, że wsad (3) (materiał przetwarzany) w postaci aluminiowego materiału litego z osiowo i swobodnie umieszczonym rdzeniem miedzianym, wprowadza się w ruch obrotowy, czoło wsadu (3) uplastycznia się wciskając w nie nagrzane czoło stempla (5), poruszającego się ruchem posuwistym w osi wsadu (3), mającego spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek, korzystnie wykonany frezem o kształcie ściętego stożka, i mającego przelotowy otwór umieszczony w osi poziomej stempla (5), po czym uplastyczniony na powierzchni czoła stempla (5) materiał wsadu (3), poprzez rowek stempla (5), kieruje się w przelotowy otwór stempla (5), formując materiał wsadu (3) do postaci drutu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wsad (3) (materiał przetwarzany) może mieć kształt walca zaopatrzonego w rdzeń, którego średnica w części chwytowej, jest mniejsza niż w części przetwarzanej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wsad (3) (materiał przetwarzany) wprowadza się w ruch obrotowy z prędkością od 140 obr./min do 180 obr./min.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czoło stempla (5) przed procesem wyciskania nagrzewa się do temperatury od 150°C do 180°C.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czoło stempla (5) wciska się we wsad (3) (materiał przetwarzany) z prędkością od 1,0 mm/min do 1,8 mm/min.
6. 6. Urządzenie do wytwarzania materiału dwufazowego, w postaci drutu ze stopu aluminium z rdzeniem miedzianym, w procesie wyciskania tarciowego, ze wsadu (materiału przetwarzanego), mające postać tokarki, znamienne tym, że ma napęd (1) uchwytu wsadu, uchwyt wsadu (2), piec grzewczy (4), stempel (5), uchwyt stempla (6), część ruchomą siłownika (7), część statyczną (cylinder) siłownika (8) oraz układ (9) chłodzenia, a przy tym uchwyt wsadu (2) wykonuje ruch obrotowy o regulowanej prędkości obrotów, a uchwyt stempla (6) wykonuje ruch posuwisty, oraz uchwyt wsadu (2) i uchwyt stempla (6) pracują w jednej osi, a przy tym stempel (5) ma przelotowy otwór, umieszczony w osi poziomej stempla (5) i spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek, znajdujący się na jego czole.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że prędkość obrotów uchwytu wsadu (2) wynosi od 130 obr./min do 190 obr./min.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że uchwyt stempla (6) przemieszcza się w kontrolowany sposób i napędzany jest siłownikiem hydraulicznym.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że uchwyt wsadu (2) i uchwyt stempla (6) są samocentrujące.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że piec grzewczy (4) jest usuwalny z drogi ruchu stempla (5).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że układ (9) chłodzenia stanowi układ (9) chłodzenia wodą, chłodziwem przemysłowym, sprężonym powietrzem lub nadmuchem powietrza.

    PL 232 401 Β1
12. 12. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że spiralnie, prawoskrętnie nacięty rowek na czole stempla (5), wykonany jest frezem o kształcie ściętego stożka.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że głębokość rowka (b_r) wynosi 1 mm, ilość zwojów rowka (g_zr) wynosi 0,27 mnr¹, szerokość w dolnej części (ad) wynosi 0,9 mm, a szerokość w płaszczyźnie czoła (a_g) wynosi 1,8 mm.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że przelotowy otwór, umieszczony w osi poziomej stempla (5), ma długość równą całkowitej długości (l_cn) stempla (5), przy czym średnica tego otworu na czole stempla (5), jest mniejsza od średnicy tego otworu w części wewnętrznej stempla (5), a długość (l_s) tego otworu w części wewnętrznej stempla (5), jest równa całkowitej długości (l_cn) stempla (5), pomniejszonej o długość (l_ot) tego otworu na czole stempla (5).
15. 15. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że stempel (5) wykonany jest ze stali szybkotnącej ulepszonej cieplnie, po nadaniu kształtu powierzchni roboczej stempla (5), którą jest czoło stempla (5).