RU141441U1

RU141441U1 - STAMP FOR ANGULAR PRESS

Info

Publication number: RU141441U1
Application number: RU2013158670/02U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Сосенушкин; Алексей Эдуардович Артес; Александр Евгеньевич Сосенушкин; Елена Александровна Яновская
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-06-10

Abstract

Штамп для углового прессования, содержащий бандаж, пуансон и матрицу с пересекающимися приемным, промежуточным и выходным каналами, выполненными в поперечном сечении геометрически идентичными, при этом промежуточный канал выполнен ломаным из сопряженных участков, расположенных относительно друг друга под углом 90° в трех ортогональных плоскостях, отличающийся тем, что приемный и выходной каналы расположены соосно, а промежуточный канал состоит из по меньшей мере пяти сопряженных участков.A stamp for angular pressing, containing a bandage, a punch and a matrix with intersecting receiving, intermediate and output channels, made in cross section geometrically identical, while the intermediate channel is made of broken sections connected relative to each other at an angle of 90 ° in three orthogonal planes, characterized in that the receiving and output channels are aligned, and the intermediate channel consists of at least five conjugate sections.

Description

Полезная модель относится к области обработки металлов и сплавов давлением, а именно к устройствам для интенсивной пластической деформации и предназначена для изготовления полуфабрикатов с повышенными механическими свойствами металла за счет интенсивного измельчения структуры и повышения ее однородности.The utility model relates to the field of metal and alloy processing by pressure, namely, devices for intensive plastic deformation and is intended for the manufacture of semi-finished products with enhanced mechanical properties of the metal due to the intensive grinding of the structure and increase its uniformity.

Из уровня техники известно устройство для равноканального углового прессования заготовки, которое содержит матрицу, пуансон, расположенные в одной плоскости каналы с углами пересечения по 90° каждый (K. Nakashima, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon. Development of a multi-pass facility for equal-channel angular pressing to high total strains // Materials Science and Engineering A, Volume 281, Issues 1-2, 15 April 2000, Pages 82-87).The prior art device for equal channel angular pressing of a workpiece, which contains a matrix, a punch, channels located in the same plane with intersection angles of 90 ° each (K. Nakashima, Z. Horita, M. Nemoto, TG Langdon. Development of a multi- pass facility for equal-channel angular pressing to high total strains // Materials Science and Engineering A, Volume 281, Issues 1-2, April 15, 2000, Pages 82-87).

Недостатком известного устройства является то, что данная схема реализует только один маршрут прессования (равноканальное угловое прессование по такому маршруту отражает поворот заготовки относительно ее продольной оси перед каждым последующим циклом прессования на угол 180°).A disadvantage of the known device is that this scheme implements only one pressing route (equal-channel angular pressing along this route reflects the rotation of the workpiece relative to its longitudinal axis before each subsequent pressing cycle through an angle of 180 °).

Кроме того из уровня техники известно устройство для обработки металлов давлением, выполненное в виде матрицы с двумя каналами, а именно приемным и выходным пересекающимися каналами, при этом приемный и выходной каналы выполнены с квадратным сечением и расположены под углом 90°C (US 6883359 B1 26.04.2005, B21C 23/01).In addition, from the prior art there is known a device for metal forming, made in the form of a matrix with two channels, namely, receiving and output intersecting channels, while the receiving and output channels are made in square section and are located at an angle of 90 ° C (US 6883359 B1 26.04 .2005, B21C 23/01).

Недостатком описанного устройства является малая интенсивность накопления деформаций, ведущая к увеличению числа проходов заготовки через матрицу для достижения мелкозернистой структуры, от которой зависят механические характеристики металла, такие как прочность и пластичность.The disadvantage of the described device is the low rate of strain accumulation, leading to an increase in the number of passes of the workpiece through the matrix to achieve a fine-grained structure, on which the mechanical characteristics of the metal, such as strength and ductility, depend.

Наиболее близким решением к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков и решаемой технической задаче является известный из уровня техники штамп для углового прессования, содержащий бандаж, пуансон и матрицу с пересекающимися приемным, промежуточным и выходным каналами, выполненными в поперечном сечении геометрически идентичными. Промежуточный канал выполнен ломанным из сопряженных участков, расположенных относительно друг друга под углом 90° в трех ортогональных плоскостях (RU 2477662 C2 20.03.2013, B21C 25/02).The closest solution to the proposed utility model in terms of the set of essential features and the technical problem to be solved is a stamp for angular pressing known from the prior art, containing a bandage, a punch and a matrix with intersecting receiving, intermediate and output channels made in the cross section geometrically identical. The intermediate channel is made broken of the conjugate sections located relative to each other at an angle of 90 ° in three orthogonal planes (RU 2477662 C2 03/20/2013, B21C 25/02).

К недостаткам данного штампа следует отнести большое расстояние между осями приемного и выходного каналов, что увеличивает габаритные размеры матрицы и повышает ее металлоемкость, а также приводит к ее быстрому износу.The disadvantages of this stamp include the large distance between the axes of the receiving and output channels, which increases the overall dimensions of the matrix and increases its metal consumption, and also leads to its rapid wear.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является уменьшение габаритных размеров матрицы и металлоемкости, снижение внецентровых нагрузок на штамп и пресс с исключением перекоса и быстрого износа штампа, посредством компактного расположения пересекающихся каналов в матрице; кроме того расположение каналов заявленным образом способствует повышению интенсивности образования мелкозернистой структуры и уровня механических характеристик материала заготовки за один проход через матрицу штампа.The technical result to which the claimed utility model is aimed is to reduce the overall dimensions of the matrix and metal consumption, reduce off-center loads on the stamp and press with the exception of skew and rapid wear of the stamp, through a compact arrangement of intersecting channels in the matrix; in addition, the location of the channels in the claimed manner helps to increase the intensity of formation of a fine-grained structure and the level of mechanical characteristics of the workpiece material in one pass through the die matrix.

Указанный технический результат достигается посредством того, что в штампе для углового прессования, содержащем бандаж, пуансон и матрицу с пересекающимися приемным, промежуточным и выходным каналами, выполненными в поперечном сечении геометрически идентичными, промежуточный канал выполнен ломанным из сопряженных участков, расположенных относительно друг друга под углом 90° в трех ортогональных плоскостях, при этом, согласно полезной модели, приемный и выходной каналы расположены соосно, а промежуточный канал состоит из, по меньшей мере, пяти участков.The specified technical result is achieved by the fact that in the stamp for angular pressing containing a bandage, a punch and a matrix with intersecting receiving, intermediate and output channels, made in cross section geometrically identical, the intermediate channel is made of broken mating sections located relative to each other at an angle 90 ° in three orthogonal planes, while, according to a utility model, the receiving and output channels are aligned and the intermediate channel consists of at least re, five sites.

Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где:The claimed utility model is illustrated by graphic materials, where:

- на фиг. 1 схематично изображен штамп для углового прессования, реализующий один из маршрутов прессования с чередующимся поворотом заготовки вокруг продольной оси на 90°;- in FIG. 1 schematically depicts a stamp for angular pressing, implementing one of the pressing routes with alternating rotation of the workpiece around the longitudinal axis by 90 °;

- на фиг. 2 - изображен штамп для углового прессования, реализующий маршрут прессования с поворотом заготовки на 90° в одну сторону.- in FIG. 2 - shows a stamp for angular pressing, realizing the pressing route with the rotation of the workpiece 90 ° in one direction.

Штамп для углового прессования содержит бандаж 1, в который запрессована матрица, преимущественно, состоящая из трех секций 2, 3, 4, выполненных в виде усеченного конуса, положение которых друг относительно друга зафиксировано штифтами 5. Кроме того, штамп включает пуансон 6. В матричном блоке выполнены пересекающиеся приемный 7, промежуточный 8-12 и выходной 13 каналы. Указанные каналы выполнены в поперечном сечении геометрически идентичными. Промежуточный канал выполнен ломанным из сопряженных участков 8, 9, 10, 11, 12, расположенных относительно друг друга под углом 90° в трех ортогональных плоскостях. Приемный 7 и выходной 13 каналы расположены соосно. Промежуточный канал состоит из, по меньшей мере, пяти участков 8, 9, 10, 11, 12.The stamp for angular pressing contains a band 1, in which a matrix is pressed in, mainly consisting of three sections 2, 3, 4, made in the form of a truncated cone, the position of which relative to each other is fixed by pins 5. In addition, the stamp includes a punch 6. In the matrix block made intersecting receiving 7, intermediate 8-12 and output 13 channels. These channels are made in cross section geometrically identical. The intermediate channel is made broken of the conjugate sections 8, 9, 10, 11, 12 located relative to each other at an angle of 90 ° in three orthogonal planes. The receiving 7 and output 13 channels are aligned. The intermediate channel consists of at least five sections 8, 9, 10, 11, 12.

Заявленная полезная модель работает следующим образом.The claimed utility model works as follows.

Первоначально на поверхности металлической заготовки и пуансона наносят технологическую смазку. Далее заготовку размещают в приемном канале и проталкивают пуансоном до ее соприкосновения с местом пересечения приемного и промежуточного каналов. Затем к верхнему торцу пуансона прикладывают внешнюю нагрузку, необходимую для прессования, во время которого заготовку проталкивают в промежуточный канал. Для последующего проталкивания заготовки из промежуточного канала в выходной канал используют следующую заготовку.Initially, technological lubricant is applied to the surface of the metal billet and punch. Next, the workpiece is placed in the receiving channel and pushed by the punch until it touches the intersection of the receiving and intermediate channels. Then, the external load necessary for pressing is applied to the upper end of the punch, during which the workpiece is pushed into the intermediate channel. For the subsequent pushing of the workpiece from the intermediate channel into the output channel, the following workpiece is used.

В каналах матрицы заготовка подвергается разным маршрутам прессования в зависимости от расположения участков промежуточного канала в пространстве, с разной последовательностью вращения заготовки вокруг ее продольной оси за один проход в одном штампе. В первом маршруте задействованы два взаимно перпендикулярные направления скольжения в участках промежуточного канала 8 и 9 с последующим поворотом заготовки на 90° на участке 10, затем еще два взаимно перпендикулярных направления скольжения на участках промежуточного канала 11 и 12 с последующим поворотом заготовки в другую сторону на 90° при выходе заготовки из участка 12 и проталкивании ее в выходной канал 13. Во втором маршруте перед двойным поворотом заготовки на 90° в местах пересечения участков промежуточного канала 10 с 11 и 11 с 12 задействованы три ортогональные направления скольжения при проталкивании заготовки из приемного канала 7 в участок промежуточного канала 8, далее из 8 в участок 9 и из участка 9 в 10, а затем дополнительно измельчается структура без поворота заготовки вокруг продольной оси при выходе заготовки из участка 12 в выходной канал 13. Маршруты подобраны таким образом, чтобы добиться более интенсивного измельчения структуры за счет того, что в каждом очаге деформации задействованы различные кристаллографические направления скольжения, сочетание которых способствует более однородному структурообразованию. Прессование без поворота заготовки вокруг продольной оси и при повороте на 180° приводит к формированию полосовой структуры. Такое воздействие ориентации заготовки на структурообразование связано с влиянием характера (степени немонотонности) процесса деформации на фрагментирование структуры. В случае прессования без поворота заготовки вокруг продольной оси реализуется процесс деформации, близкий к квазимонотонному. Прессование с поворотом заготовки на 180° вокруг ее продольной оси близко к существенно немонотонному процессу, поскольку после каждого нечетного прохода вызывает трансформацию условно выделенных в объеме заготовки фигур (квадрата в параллелограмм, круга в эллипс), а после каждого четного прохода происходит примерно обратное перестроение фигур, поскольку плоскость главного сдвига остается близкой к той, по которой произошел сдвиг на предыдущем проходе. В результате прессования с поворотом заготовки вокруг продольной оси на 180° образуются менее вытянутые фрагменты с более размытыми границами полос, чем после прессования без ротации. При прессовании заготовки с поворотом ее вокруг продольной оси на 90° в одну или другую сторону (по часовой стрелке или против) плоскость сдвига и направление сдвига в каждом проходе изменяется так, как при немонотонной деформации, т.е. на угол, близкий к 90°, при этом происходит пересечение плоскостей, в которых реализуется наибольший сдвиг. Наиболее эффективным с точки зрения измельчения структуры признано прессование с чередующимся вращением заготовки вокруг продольной оси то в одну, то в другую сторону на 90°, при котором происходит пространственно разнообразное пересечение плоскостей.In the matrix channels, the workpiece is subjected to different pressing routes depending on the location of the sections of the intermediate channel in space, with a different sequence of rotation of the workpiece around its longitudinal axis in one pass in one stamp. The first route involves two mutually perpendicular sliding directions in sections of the intermediate channel 8 and 9, followed by 90 ° rotation of the workpiece in section 10, then two more mutually perpendicular sliding directions in the sections of intermediate channel 11 and 12, followed by 90 rotation of the workpiece in the other direction ° when the workpiece exits section 12 and is pushed into the output channel 13. In the second route, before double turning the workpiece by 90 ° at the intersection of the sections of the intermediate channel, 10 s 11 and 11 s 12 there are three orthogonal sliding directions when pushing the workpiece from the receiving channel 7 to the section of the intermediate channel 8, then from 8 to the section 9 and from the section 9 to 10, and then the structure is further crushed without turning the workpiece around the longitudinal axis when the workpiece leaves section 12 to the output channel 13. The routes are selected in such a way as to achieve a more intense refinement of the structure due to the fact that in each deformation zone various crystallographic slip directions are involved, the combination of which bstvuet more uniform structure formation. Pressing without turning the workpiece around its longitudinal axis and turning it through 180 ° leads to the formation of a strip structure. This effect of the orientation of the workpiece on structure formation is associated with the influence of the nature (degree of non-monotony) of the deformation process on the fragmentation of the structure. In the case of pressing without rotation of the workpiece around the longitudinal axis, a deformation process is implemented that is close to quasimonotonic. Compression with the workpiece turning through 180 ° around its longitudinal axis is close to a substantially nonmonotonic process, since after each odd pass, it transforms the shapes (square in parallelogram, circle in ellipse) that are conventionally allocated in the workpiece volume, and after each even pass, the figures are approximately reversed , since the plane of the main shift remains close to the plane along which the shift occurred in the previous pass. As a result of pressing with rotation of the workpiece about 180 ° around the longitudinal axis, less elongated fragments with more blurred strip edges are formed than after pressing without rotation. When pressing a workpiece with its rotation around the longitudinal axis by 90 ° in one or the other direction (clockwise or counterclockwise), the shear plane and the direction of shear in each pass changes as in the case of nonmonotonic deformation, i.e. at an angle close to 90 °, in this case the intersection of the planes in which the greatest shift occurs. Pressing with alternating rotation of the workpiece around the longitudinal axis in one direction or the other by 90 ° is recognized as the most effective from the point of view of grinding the structure, at which spatially diverse intersection of planes occurs.

Итак, более равноосная однородная ультрамелкозернистая структура с высоким уровнем механических характеристик материала заготовки формируется под влиянием пространственно-немонотонной деформации, за один проход через матрицу штампа. Соосное расположение входного и выходного каналов позволяет исключить внецентренные нагрузки на ползун используемого прессового оборудования за счет установки штампа по оси действия деформирующей силы.So, a more equiaxed homogeneous ultrafine-grained structure with a high level of mechanical characteristics of the workpiece material is formed under the influence of spatially nonmonotonic deformation, in one pass through the die matrix. The coaxial arrangement of the input and output channels eliminates eccentric loads on the slider of the used press equipment due to the installation of a stamp along the axis of action of the deforming force.

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что при реализации заявленной полезной модели достигается уменьшение габаритных размеров матрицы и ее металлоемкость, снижение внецентренных нагрузок на штамп и пресс с исключением перекоса ползуна пресса и быстрого износа штампа, посредством компактного расположения пересекающихся каналов в матрице; кроме того расположение каналов заявленным образом способствует повышению интенсивности образования ультрамелкозернистой структуры и уровня механических характеристик материала заготовки за один проход через матрицу штампа.Based on the foregoing, we can conclude that when implementing the claimed utility model, the overall dimensions of the matrix are reduced and its metal consumption is reduced, eccentric loads on the stamp and press are reduced with the exception of the skew of the press slider and the quick wear of the stamp, due to the compact arrangement of intersecting channels in the matrix; in addition, the location of the channels in the claimed manner helps to increase the intensity of formation of ultrafine-grained structure and the level of mechanical characteristics of the workpiece material in one pass through the die matrix.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable population unknown at the priority date from the prior art, the necessary features sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для осуществления процесса обработки давлением металлов и сплавов;- the object embodying the claimed technical solution, in its implementation is intended to implement the process of pressure treatment of metals and alloys;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the formula, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed object meets the requirements of the patentability conditions of “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A stamp for angular pressing, containing a bandage, a punch and a matrix with intersecting receiving, intermediate and output channels, made in cross section geometrically identical, while the intermediate channel is made of broken sections connected relative to each other at an angle of 90 ° in three orthogonal planes, characterized in that the receiving and output channels are aligned, and the intermediate channel consists of at least five conjugate sections.