RU2116155C1 - Method for plastic structurization of high-strength materials - Google Patents

Method for plastic structurization of high-strength materials Download PDF

Info

Publication number
RU2116155C1
RU2116155C1 RU97106284A RU97106284A RU2116155C1 RU 2116155 C1 RU2116155 C1 RU 2116155C1 RU 97106284 A RU97106284 A RU 97106284A RU 97106284 A RU97106284 A RU 97106284A RU 2116155 C1 RU2116155 C1 RU 2116155C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
extrusion
workpiece
cycle
blank
Prior art date
Application number
RU97106284A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97106284A (en
Inventor
В.М. Грешнов
О.В. Голубев
Original Assignee
Уфимский государственный авиационный технический университет
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 Уфимский государственный авиационный технический университет filed Critical Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority to RU97106284A priority Critical patent/RU2116155C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2116155C1 publication Critical patent/RU2116155C1/en
Publication of RU97106284A publication Critical patent/RU97106284A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering; may be used in plastic metal working. SUBSTANCE: method includes multiple extrusion and upsetting of blank with preservation of its initial shape and sizes after each cycle of deformation. In each deformation cycle, first, one part of blank is extruded through die working parallel and after stopping of extrusion, extruded part of blank is upset; then extrusion and upsetting are alternately repeated until the whole blank is deformed. In this case, the length of extruded part of blank amounts to not more than 2.5 diameters of the die working parallel. EFFECT: extended potentialities of the method for deformation of blanks of high-strength alloyed steels and alloys. 1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке металлов давлением. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the processing of metals by pressure.

Известен способ [1] обработки металлов давлением, по которому при осадке каждой заготовки осуществляют ее выдавливание через деформирующий инструмент последующей заготовкой, при этом одновременно осаживают задний конец предыдущей и передний конец последующей заготовок. A known method [1] of metal forming, by which, when upsetting each billet, it is extruded through a deforming tool by a subsequent billet, while the rear end of the previous and the front end of the subsequent billets are upset.

Известен способ пластического структурообразования [2], по которому осуществляется многократное продавливание заготовки через два пересекающихся канала, при этом пластическая деформация происходит путем сдвига поперечных слоев заготовки относительно друг друга в области пересечения каналов. В каждом последующем цикле обработки заготовка помещается в первый канал и ей сообщается дополнительная степень деформации. A known method of plastic structure formation [2], according to which multiple pressing of the workpiece through two intersecting channels is carried out, while plastic deformation occurs by shifting the transverse layers of the workpiece relative to each other in the area of the intersection of the channels. In each subsequent processing cycle, the workpiece is placed in the first channel and it is informed of an additional degree of deformation.

К недостаткам способов можно отнести высокие напряжения на инструменте, не позволяющие деформировать высокопрочные стали и сплавы. The disadvantages of the methods include high stresses on the tool, which do not allow deformation of high-strength steels and alloys.

Наиболее близким к предлагаемому является способ структурообразования [3], по которому заготовка многократно деформируется выдавливанием с одновременной осадкой выдавленной части заготовки, с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформирования. В каждом последующем цикле деформирования осуществляется смена направления выдавливания на противоположное относительно предыдущего цикла. Closest to the proposed is the method of structure formation [3], in which the preform is repeatedly deformed by extrusion with simultaneous settlement of the extruded part of the preform, while maintaining its original shape and size after each deformation cycle. In each subsequent deformation cycle, the extrusion direction is reversed relative to the previous cycle.

Недостатком известного технического решения является невозможность деформировать легированные и конструкционные стали и сплавы. Осадка выдавленной части заготовки, проводимая одновременно с выдавливанием, действует как подпор и значительно повышает напряжение на инструменте при выдавливании. Именно этот фактор в совокупности с высокими механическими свойствами и низкой пластичностью при комнатной температуре легированных и конструкционных сталей и сплавов делает невозможным процесс деформирования этих материалов. A disadvantage of the known technical solution is the inability to deform alloyed and structural steels and alloys. Sediment of the extruded part of the workpiece, carried out simultaneously with extrusion, acts as a support and significantly increases the voltage on the tool during extrusion. It is this factor, together with high mechanical properties and low ductility at room temperature of alloyed and structural steels and alloys that makes the process of deformation of these materials impossible.

Задачей изобретения является расширение возможностей способа пластического структурообразования для деформирования заготовок высокопрочных легированных сталей и сплавов. The objective of the invention is to expand the capabilities of the method of plastic structure formation for deformation of workpieces of high strength alloy steels and alloys.

Поставленная задача достигается способом пластического структурообразования, включающим многократное деформирование заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформирования. Направление выдавливания в каждом последующем цикле меняют на противоположное относительно направления выдавливания в предыдущем цикле. В каждом цикле деформации сначала производят выдавливание небольшой части заготовки через рабочий поясок матрицы, выдавливание прекращают, осаживают выдавленную часть заготовки вторым пуансоном во второй части матрицы, затем повторяют поочередно выдавливание части заготовки и ее осадку до тех пор, пока вся заготовка не будет продеформирована. Длина выдавленной через рабочий поясок части заготовки при этом не должна превышать 2,5 диаметров рабочего пояска матрицы. The problem is achieved by the method of plastic structure formation, including repeated deformation of the workpiece while maintaining its original shape and size after each deformation cycle. The direction of extrusion in each subsequent cycle is reversed relative to the direction of extrusion in the previous cycle. In each cycle of deformation, a small part of the workpiece is extruded through the working belt of the matrix, the extrusion is stopped, the extruded part of the workpiece is deposited with a second punch in the second part of the matrix, then the part of the workpiece and its draft are repeated alternately until the entire workpiece is deformed. The length of the part of the workpiece extruded through the working belt should not exceed 2.5 diameters of the working belt of the matrix.

Способ пластического структурообразования поясняется фигурами, где левая часть фигуры - положение перед деформацией, правая - положение после деформации. The method of plastic structure formation is illustrated by figures, where the left part of the figure is the position before deformation, the right is the position after deformation.

На фиг. 1 показана начальная стадия выдавливания исходной заготовки; на фиг. 2 - осадка выдавленной части заготовки; на фиг. 3 - последующее выдавливание части заготовки; на фиг. 4 - осадка выдавленной части заготовки; на фиг. 5 -удаление заготовки из матрицы. In FIG. 1 shows the initial stage of extrusion of the initial preform; in FIG. 2 - sediment extruded part of the workpiece; in FIG. 3 - subsequent extrusion of part of the workpiece; in FIG. 4 - sediment extruded part of the workpiece; in FIG. 5 - removal of the workpiece from the matrix.

Устройство для реализации способа содержит матрицу 1, имеющую два канала одинакового поперечного сечения, в один из каналов устанавливают пуансон 2, во второй пуансон 3, а между ними укладывают обрабатываемую заготовку 4. A device for implementing the method comprises a matrix 1 having two channels of the same cross section, a punch 2 is installed in one of the channels, a second punch 3 in the second channel, and a workpiece 4 is laid between them.

Пример конкретной реализации. An example of a specific implementation.

Способ осуществляется следующим образом. Исходная заготовка 4 помещается в матрицу 1, пуансон 2 выдавливает небольшую часть заготовки через рабочий поясок в нижнюю часть матрицы (фиг. 1). Затем второй пуансон 3 осуществляет осадку выдавленной части заготовки (фиг. 2). Дальнейшая деформация осуществляется путем поочередного выполнения операций выдавливания части заготовки пуансоном 2 через рабочий поясок матрицы (фиг. 3) и осадки выдавленной части вторым пуансоном 3 (фиг. 4). Извлечение деформированной заготовки из матрицы осуществляется с помощью графитошамотной шайбы (фиг. 5). The method is as follows. The initial workpiece 4 is placed in the matrix 1, the punch 2 extrudes a small part of the workpiece through the working belt in the lower part of the matrix (Fig. 1). Then, the second punch 3 sags the extruded part of the preform (Fig. 2). Further deformation is carried out by alternately performing operations of extruding part of the workpiece by the punch 2 through the working belt of the matrix (Fig. 3) and precipitating the extruded part by the second punch 3 (Fig. 4). The extraction of the deformed workpiece from the matrix is carried out using a graphite chamotte washer (Fig. 5).

После извлечения заготовки ее можно вновь поместить в матрицу для последующего деформирования. Циклы деформации - выдавливание и осадку можно повторять неоднократно до получения требуемой степени накопленной деформации. Для повышения качества структурообразования при повторении циклов деформации заготовку укладывают в матрицу с кантовкой на 180o для смены направления деформирования. Повторение циклов деформации обеспечивает возможность формирования заданной структуры металла, а значит, и требуемого уровня его механических свойств. Форма и размеры заготовки при этом не изменяются. Для предотвращения потери устойчивости выдавленной через рабочий поясок части заготовки ее длина не должна превышать 2,5 диаметров рабочего пояска матрицы.After removing the preform, it can again be placed in the matrix for subsequent deformation. Deformation cycles - extrusion and sediment can be repeated repeatedly until the desired degree of accumulated deformation is obtained. To improve the quality of structure formation when repeating deformation cycles, the workpiece is placed in a matrix with a 180 ° tilt to change the direction of deformation. The repetition of deformation cycles makes it possible to form a given structure of the metal, and hence the required level of its mechanical properties. The shape and dimensions of the workpiece are not changed. To prevent the loss of stability of the part of the workpiece extruded through the working belt, its length should not exceed 2.5 diameters of the working belt of the matrix.

В качестве исходного материала был взят пруток стали Р6М5 диаметром 40 мм в состоянии поставки. Балл карбидной неоднородности составлял 36 балла (по ГОСТ 19265-73). Из прутка были выточены заготовки диаметром 34 мм и длиной 60 мм. Деформация осуществлялась в изотермических условиях при температуре α-γ -фазового перехода в точке Ac1. Заготовки нагревались до температуры 830oC и помещались в оснастку, нагретую до той же температуры. Контроль температуры матрицы осуществлялся с помощью контрольной термопары, с точностью ±5oC. Деформация осуществлялась на гидропрессе с небольшой скоростью за два цикла, с суммарным интегральным показателем деформации e=3. Интегральная степень деформации за один цикл определялась по формуле:

Figure 00000002

где
F0 - площадь поперечного сечения канала матрицы при D=35 мм;
F1 - площадь поперечного сечения рабочего пояска матрицы при d=28 мм.As a starting material, a bar of steel P6M5 with a diameter of 40 mm was taken in the delivery state. The carbide heterogeneity score was 36 points (according to GOST 19265-73). Billets with a diameter of 34 mm and a length of 60 mm were machined from the bar. The deformation was carried out under isothermal conditions at the temperature of the α-γ phase transition at the point Ac1. The billets were heated to a temperature of 830 o C and were placed in a snap, heated to the same temperature. The temperature control of the matrix was carried out using a control thermocouple, with an accuracy of ± 5 o C. The deformation was carried out on a hydraulic press at a low speed for two cycles, with a total integral strain index e = 3. The integral degree of deformation in one cycle was determined by the formula:
Figure 00000002

Where
F 0 is the cross-sectional area of the matrix channel at D = 35 mm;
F 1 is the cross-sectional area of the working belt of the matrix at d = 28 mm

В результате деформации была разрушена карбидная строчечность металла. Карбиды более равномерно распределились по сечению заготовки. Уменьшился размер карбидов, балл карбидной неоднородности (по ГОСТ 19265-73) составил 1 балл. Изготовленный из этих заготовок инструмент для холодной высадки болтов и гаек показал более высокую усталостную стойкость на 15-20% по сравнению с исходным материалом. As a result of deformation, the carbide structure of the metal was destroyed. Carbides more evenly distributed over the cross section of the workpiece. The size of carbides decreased, the score of carbide heterogeneity (according to GOST 19265-73) was 1 point. A tool made of these blanks for cold heading of bolts and nuts showed a higher fatigue resistance of 15-20% compared to the starting material.

Claims (1)

Способ пластического структурообразования высокопрочных материалов, включающий многократное выдавливание и осадку заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформации, в каждом последующем цикле направление выдавливания меняют на противоположное относительно направления выдавливания в предыдущем цикле, отличающийся тем, что в каждом цикле деформации сначала производят выдавливание части заготовки через рабочий поясок матрицы, выдавливание прекращают, осаживают выдавленную часть заготовки, затем повторяют поочередно выдавливание части заготовки и ее осадку до тех пор, пока вся заготовка не будет продеформирована, при этом длина выдавленной части заготовки составляет не более 2,5 диаметра рабочего пояска матрицы. The method of plastic structure formation of high-strength materials, including repeated extrusion and draft of the workpiece with preservation of its original shape and size after each deformation cycle, in each subsequent cycle, the extrusion direction is opposite to the extrusion direction in the previous cycle, characterized in that each deformation cycle is first produced extruding part of the preform through the working belt of the matrix, extruding is stopped, the extruded part of the preform is deposited, for thereby repeating alternately extruding part of the preform and its draft until the entire preform is deformed, while the length of the extruded part of the preform is no more than 2.5 diameters of the working belt of the matrix.
RU97106284A 1997-04-16 1997-04-16 Method for plastic structurization of high-strength materials RU2116155C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106284A RU2116155C1 (en) 1997-04-16 1997-04-16 Method for plastic structurization of high-strength materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106284A RU2116155C1 (en) 1997-04-16 1997-04-16 Method for plastic structurization of high-strength materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2116155C1 true RU2116155C1 (en) 1998-07-27
RU97106284A RU97106284A (en) 1999-04-10

Family

ID=20192115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97106284A RU2116155C1 (en) 1997-04-16 1997-04-16 Method for plastic structurization of high-strength materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2116155C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002081762A2 (en) * 2001-04-04 2002-10-17 Dmitry Evgenievich Glukhov Method for producing blanks having a fine-grain structure
RU2458756C2 (en) * 2010-05-31 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) Method of crystalline material plastic structure formation and device to this end
RU2492957C1 (en) * 2012-03-15 2013-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" Method of metal plastic structure formation and device to this end
RU2629576C2 (en) * 2015-12-30 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks
RU2657274C1 (en) * 2017-06-13 2018-06-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of plastic structural formation of cylindrical measuring workpieces
RU2693280C2 (en) * 2017-09-11 2019-07-03 Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece
RU2713764C1 (en) * 2019-02-22 2020-02-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Method of pressing metal ingots and press for its implementation
CN110883294A (en) * 2019-11-28 2020-03-17 中北大学 Magnesium alloy cast rod upsetting-extruding composite short-flow large-deformation blank making die

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2. Сегал В.М. и др. Пластическая обработка металлов простым сдвигом. - Известия АН СССР . Металлы, N 1, 1981, с.115-123. 3. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002081762A2 (en) * 2001-04-04 2002-10-17 Dmitry Evgenievich Glukhov Method for producing blanks having a fine-grain structure
WO2002081762A3 (en) * 2001-04-04 2002-11-28 Dmitry Evgenievich Glukhov Method for producing blanks having a fine-grain structure
RU2458756C2 (en) * 2010-05-31 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) Method of crystalline material plastic structure formation and device to this end
RU2492957C1 (en) * 2012-03-15 2013-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" Method of metal plastic structure formation and device to this end
RU2629576C2 (en) * 2015-12-30 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks
RU2657274C1 (en) * 2017-06-13 2018-06-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of plastic structural formation of cylindrical measuring workpieces
RU2693280C2 (en) * 2017-09-11 2019-07-03 Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece
RU2713764C1 (en) * 2019-02-22 2020-02-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Method of pressing metal ingots and press for its implementation
CN110883294A (en) * 2019-11-28 2020-03-17 中北大学 Magnesium alloy cast rod upsetting-extruding composite short-flow large-deformation blank making die

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7096705B2 (en) Shear-extrusion method
US4367838A (en) Method of producing clad steel articles
US8028558B2 (en) Method and apparatus for forming of panels and similar parts
CN101391368A (en) Processing method of deep-hole pin bush parts
RU2116155C1 (en) Method for plastic structurization of high-strength materials
Hirscvogel et al. Some applications of cold and warm forging
Choi et al. A study on the forging of external spur gears: upper-bound analyses and experiments
US3605476A (en) Metal drawing method and apparatus
Nagasekhar et al. Equal channel angular extrusion of tubular aluminum alloy specimens—analysis of extrusion pressures and mechanical properties
US3553996A (en) Extrusion of brittle materials
RU2146571C1 (en) Method for deformation working of materials and apparatus for performing the same
EP1226888B1 (en) Method for producing rack bar
JP3460292B2 (en) Austenitic stainless steel deep hole parts and method of manufacturing the same
RU2127160C1 (en) Method of making hollow tubular blank for producing seamless tubes from pseudo-alpha and (alpha+beta)-titanium alloys
EP0747144A1 (en) Process for the hot extrusion of metal with the active assistance of friction forces, and a hydraulic extrusion press for carrying out this process
RU2794154C1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING PIPE BLANKS FROM TITANIUM PSEUDO α-ALLOYS 5V AND 37
RU2686704C1 (en) Method of producing long-axis articles
JP3158586B2 (en) Method of forming member having H-shaped cross section
SU595046A1 (en) Method of pressure-working of metals
JP2003103340A (en) Manufacturing method for metallic part
Kumar et al. Forming
RU2071891C1 (en) Method of cladding inner cylindrical surface of blank
RU2084304C1 (en) Method for hydraulically extruding precise shapes of non-ferrous and noble metal alloys
Shinozaki et al. Further investigation of cold lateral extrusion to form staggered branches from a cylindrical billet
Ghiotti et al. Severe plastic deformation by Constrained Backward Flowforming