RU2146571C1 - Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2146571C1 RU2146571C1 RU98107870A RU98107870A RU2146571C1 RU 2146571 C1 RU2146571 C1 RU 2146571C1 RU 98107870 A RU98107870 A RU 98107870A RU 98107870 A RU98107870 A RU 98107870A RU 2146571 C1 RU2146571 C1 RU 2146571C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- deformation
- duct
- workpiece
- section
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области обработки материалов, преимущественно металлов, давлением, в частности прессованием, и может быть использовано как для производства заготовок под последующую деформационную и/или механическую обработку, так и изделий различного назначения, а также для регламентированного изменения структуры и свойств материала, в том числе его упрочнения за счет формирования микро- и субмикрокристаллического строения. Задачей изобретения является создание способа и устройства, обеспечивающих получение с меньшей трудоемкостью заготовок и изделий, в том числе массивных, с регламентированной структурой и уровнем свойств при повышении коэффициента использования материала и одновременном упрощении конструкции устройства. Задача изобретения решается способом деформационной обработки материалов, включающим размещение материала в первом канале устройства для деформационной обработки, приложение усилия для перемещения материала во второй канал и его деформации угловым прессованием в области пересечения каналов и удаление заготовки. При прохождении материала через второй канал осуществляют его дополнительное деформирование с изменением поперечного сечения заготовки, а удаление последней осуществляют при освобождении ее торцов. Кроме того, поставленная задача достигается, если деформирование материала во втором канале осуществлять выдавливанием с уменьшением поперечного сечения заготовки, если деформирование материала во втором канале осуществлять высадкой, если деформирование материала во второй канале осуществлять выдавливанием с последующей высадкой, если материал дополнительно деформировать осадкой в первом канале, если во втором канале осуществлять формообразование изделия, если материал деформировать с использованием технологических вкладышей. Задача изобретения решается посредством устройства, состоящего из пуансона, матрицы с подвижной и неподвижной частями, образующими первый и второй каналы, продольные оси которых расположены под углом друг к другу. Стенка первого канала на участке длиной не менее В, расположенном напротив второго канала, образована неподвижной частью матрицы, где В - максимальный размер второго канала по высоте в сечении, эквидистантном упомянутой стенке, при этом подвижная часть матрицы установлена с возможностью перемещения до и после деформирования, а второй канал имеет переменное по длине поперечное сечение. Поставленная задача также решается, если второй канал выполнен сужающимся, если второй канал выполнен расширяющимся, если устройство снабжено приспособлением для удаления заготовки из второго канала, если устройство снабжено технологическим(и) вкладышем(ами). Изобретение обеспечивает получение изделий с улучшенными свойствами за счет возможности регламентирования структурного состояния сплавов. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 10 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к области обработки материалов, преимущественно металлов, давлением, в частности прессованием, и может быть использовано как для производства заготовок под последующую деформационную и/или механическую обработку, так и изделий различного назначения, а также для регламентированного изменения структуры и свойств материала, в том числе его упрочнения за счет формирования микро- и субмикрокристаллического строения.
Помимо традиционных подходов регулирования структуры и свойств поликристаллических материалов, в частности металлов и сплавов, путем целенаправленного изменения химического состава и использования способов получения слитковой, гранульной, порошковой и др. технологией, применяют методы, включающие деформационное и термическое воздействие. Использование основанных на этом различных схем деформационно-термической или термомеханической обработки для промышленных конструкционных материалов позволяет кардинально изменять их физико-механические характеристики. К таким методам в значительной мере относятся способы обработки, включающие интенсивную деформацию сдвигом (В.М. Сегал и др. "Процессы пластического структурообразования металлов, Минск, "Наука и Техн.", 1994 с. 232). Помимо сравнительно простых способов и устройств реализации сдвига известны и более сложные, подразумевающие использование комбинированного деформационного воздействия на материал путем применения схем сложного нагружения, например совмещения осадки с кручением, прессования и кручения и др. (R.Z.Valiev "Structure and properties of ultrafine grained materials", Mater. Sct. Eng. A 168, 1993, p. 141, В.М.Сегал и др. "Процесс пластич. структурообр. металлов", Минск, "Наука и техн.", 1994, с. 232). Однако реализация указанных способов и устройств даже в лабораторных условиях, не говоря уже о промышленных, весьма затруднительна из-за сложности их выполнения и изготовления соответственно. Кроме того, для большинства известных способов и устройств характерны низкий выход годного материала и ограниченные возможности для обработки массивных образцов.
Известен способ обработки материалов равноканальным угловым прессованием, включающий размещение заготовки в первом канале, приложение усилия для проталкивания заготовки во второй канал, расположенный под углом α к первому и имеющий одинаковое с ним поперечное сечение, равное сечению заготовки, и удаление заготовки. При этом материал заготовки деформируется в узле пересечения каналов со степенью (интенсивностью), прямо пропорциональной α, а заготовка удаляется посредством размещения в первом канале и проталкивания во второй последующей заготовки (В.М.Сегал и др. "Процесс пласт. структурообр. металлов", Минск, "Наука и техн.", 1994 г., с. 232, SU 492780, 11.06.1973).
Достоинством способа является возможность придания заготовке большой сдвиговой деформации равноканальным угловым прессованием и проведения циклической обработки одной заготовки для регламентирования структуры и, соответственно, свойств.
Известны также способ и устройство SU 515968, 11.10.1974 для осуществления равноканального углового прессования, содержащее узел деформирования, состоящий из N последовательно соединенных каналов равного сечения, расположенных под углом один к другому, причем углы пересечения каналов αi выполнены уменьшающимися в направлении деформирования.
Достоинством способа и устройства (SU 515968, 11.10.1974) над (SU 429780, 11.06.1973) является снижение энергозатрат при придании заданной степени (интенсивности) деформации заготовке за счет осуществления N угловых прессований заготовки при одном цикле обработки (ходе пресса). Однако для достижения указанного преимущества необходимо по крайней мере выполнение следующего условия.
Главным недостатком способов и устройств [3, 4] является низкий коэффициент использования материала. Это связано с тем, что по причине отсутствия ограничительной стенки последнего канала и необходимости проталкивания (деформирования) одновременно двух заготовок в них формируются дефекты типа зажим и заковы, а также может происходить схватывание заготовок по торцевым поверхностям. В результате каждая обработанная заготовка в заходном и выходном концах содержит дефекты и получается отличной от исходной формы, а именно, неодинаковой длины в различных плоскостях. Без устранения указанных дефектов механической обработкой становится невозможным ее использование, в том числе повторное деформирование, которое, как правило, необходимо для достижения регламентированной структуры и свойств обрабатываемого материала.
Кроме того, деформирование одновременно двух заготовок имеет ряд трудностей (неудобств) с работой на указанных устройствах:
- удаление обработанной заготовки из узла деформирования осуществляется только путем размещения в нем и деформации последующей заготовки;
- невозможность удаления последней заготовки;
- невозможность оперативного доступа к каналам устройства для их смазки, зачистки, контроля качества поверхности и т.п.
- удаление обработанной заготовки из узла деформирования осуществляется только путем размещения в нем и деформации последующей заготовки;
- невозможность удаления последней заготовки;
- невозможность оперативного доступа к каналам устройства для их смазки, зачистки, контроля качества поверхности и т.п.
За прототип предлагаемого изобретения приняты способ и устройство для деформационной обработки материалов (US 5400633, 28.03.95). Способ заключается в размещении материала в первом канале, приложении усилия для перемещения его во второй канал равноканальным угловым прессованием при приложенном обратном давлении для ограничения движения материала через второй канал и удалении заготовки за счет освобождения ее граней. Указанная последовательность операций может быть осуществлена многократно.
Устройство состоит из сборной матрицы со сборным поддоном, образующими первый и второй пересекающиеся под углом α каналы равного сечения и сборного пуансона. При этом указанные узлы и/или их элементы подвижны в процессе реализации способа, в том числе деформирования обрабатываемого материала (US 5400633, 28.03.95).
Данные способ и устройство предполагают при каждом цикле обработки осуществление деформирования и удаления одной заготовки без использования последующей, что несомненно увеличивает коэффициент использования материала в сравнении с аналогами согласно вышеуказанным причинам.
Однако способ и устройство имеют ограниченные технологические возможности. Во-первых, предполагается использование заготовки, соответственно и каналов, только квадратного или прямоугольного сечения. Во-вторых, интенсивность деформации обрабатываемого материала может быть даже ниже, чем в аналоге (SU 515968, 11.10.74), а именно, в случае, если угол пересечения каналов прототипа α меньше суммы углов пересечения каналов аналога αi (В.М.Сегал и др. "Процесс пласт. структурообр. металлов", Минск, "Наука и техн.", 1994, с. 232). В-третьих, способ и устройство не предполагают и не имеют возможности дополнительной деформации заготовки за счет совмещения нескольких схем деформации, в том числе повторного углового прессования. В-четвертых, ни способ, ни устройство не позволяют придавать обрабатываемому материалу иную форму, чем форма исходной заготовки, соответственно изготавливать какие-либо изделия.
Основным недостатком устройства является сложность его конструкции, наличие большого количества деталей, большинство из которых подвижны в процессе обработки. Такое решение требует больших трудозатрат на изготовление узлов устройства, их подгонку по сопрягающимся плоскостям, частую замену деталей по причине их износа в процессе эксплуатации устройства.
К основным недостаткам способа, непосредственно связанным с конструктивным решением устройства для его реализации, относится сложность и трудоемкость выполнения операций обработки выбранного материала, начиная с размещения заготовки. Особую сложность представляют само деформирование заготовки и ее удаление.
Последнее связано с тем, что места контакта с деформируемым материалом, а именно плоскости первого и второго каналов, образованы сопрягающимися и двигающимися относительно друг друга деталями. В процессе деформирования материал заготовки проникает в полости между указанными деталями, образующиеся вследствие упругой деформации последних. Это приводит к формированию дефектов типа "заусенец" в углах пересечения плоскостей заготовки или на ее образующей. Формирование заусенцев на заготовке приводит к значительному увеличению затрат на ее проталкивание в каналах и удаление обработанной заготовки. В случае значительного износа трущихся поверхностей деталей, в особенности образующих каналы, что обязательно имеет место при эксплуатации устройства, удаление заготовки невозможно осуществить без разработки устройства. С увеличением размера (массы) заготовок, соответственно масштабировании устройства для ее обработки, этот недостаток усугубляется.
Удаление обработанной заготовки из устройства также имеет ряд трудностей, а именно требует выполнения последовательности операций, в том числе вывода поддона за пределы матрицы, что само по себе довольно сложно и трудоемко. Однако даже при перемещенном в указанное положение поддоне с заготовкой, и тем более имеющей торцевые заусенцы, удаление последней без изменения ее геометрии затруднительно.
В тех случаях, когда для достижения регламентированных структуры и свойств обрабатываемого материала необходимо проведение нескольких циклов обработки на указанном устройстве, вышеуказанные недостатки приводят к значительному снижению коэффициента использования материала и росту трудоемкости обработки за счет выполнения технологических операций по удалению дефектов с заготовки.
Задачей изобретения является создание способа и устройства, обеспечивающих получение с меньшей трудоемкостью заготовок и изделий, в том числе массивных, с регламентированной структурой и уровнем свойств при повышении коэффициента использования материала и одновременном упрощении конструкции устройства.
Задача изобретения решается способом деформационной обработки материалов, включающим размещение материала в первом канале устройства для деформационной обработки, приложение усилия для перемещения материала во второй канал и его деформации угловым прессованием в области пересечения каналов и удаление заготовки, отличающимся тем, что при прохождении материала через второй канал осуществляют его дополнительное деформирование с изменением поперечного сечения заготовки, а удаление последней осуществляется при освобождении ее торцев.
Кроме того, поставленная задача достигается:
- если деформирование материала во втором канале осуществлять выдавливанием с уменьшением поперечного сечения заготовки;
- если деформирование материала во втором канале осуществлять высадкой;
- если деформирование материала во втором канале осуществлять выдавливанием с последующей высадкой;
- если материал дополнительно деформировать осадкой в первом канале;
- если во втором канале осуществлять формообразование изделия;
- если деформирование материала осуществлять с использованием технологических вкладышей.
- если деформирование материала во втором канале осуществлять выдавливанием с уменьшением поперечного сечения заготовки;
- если деформирование материала во втором канале осуществлять высадкой;
- если деформирование материала во втором канале осуществлять выдавливанием с последующей высадкой;
- если материал дополнительно деформировать осадкой в первом канале;
- если во втором канале осуществлять формообразование изделия;
- если деформирование материала осуществлять с использованием технологических вкладышей.
Задача изобретения решается посредством устройства, состоящего из пуансона, матрицы с подвижной и неподвижной частями, образующими первый и второй каналы, продольные оси которых расположены под углом друг к другу, отличающегося тем, что стенка первого канала на участке длиной не менее B, расположенном напротив второго канала, образована неподвижной частью матрицы, где B - максимальный размер второго канала по высоте в сечении, эквидистантном упомянутой стенке, при этом подвижная часть матрицы установлена с возможностью перемещения до и после деформирования, а второй канал имеет переменное по длине поперечное сечение.
Кроме того, поставленная задача решается:
- если второй канал выполнен сужающимся;
- если второй канал выполнен расширяющимся;
- если устройство снабжено приспособлением для удаления заготовки из второго канала;
- если устройство снабжено технологическим(и) вкладышем(ами).
- если второй канал выполнен сужающимся;
- если второй канал выполнен расширяющимся;
- если устройство снабжено приспособлением для удаления заготовки из второго канала;
- если устройство снабжено технологическим(и) вкладышем(ами).
Совокупность отличительных признаков способа и устройства позволяет достичь результата, охарактеризованного задачей изобретения. А именно с помощью более простого по конструкции устройства и с меньшей трудоемкостью обрабатывать материал и получать заготовки и изделия, в том числе массивные, с регламентированной структурой и свойствами посредством повышения интенсивности их деформации при одном и/или нескольких циклах обработки с обеспечением повышенного коэффициента использования материала.
Сущность изобретения заключается в следующем:
1. Предлагаемые способ и устройство подразумевают сочетание нескольких схем деформирования материала, причем при каждом цикле обработки. Заготовка претерпевает следующие этапы деформирования:
а) Осадка в первом канале.
1. Предлагаемые способ и устройство подразумевают сочетание нескольких схем деформирования материала, причем при каждом цикле обработки. Заготовка претерпевает следующие этапы деформирования:
а) Осадка в первом канале.
Если предполагается один цикл использования способа и устройства, осадка реализуется за счет выполнения сечения(ий) заготовки меньшим(и), чем сечение канала. При многократном использовании упомянутое(ые) сечение(я) заготовка приобретает на предыдущем цикле обработки - ее формоизменением во втором канале.
Осадку заготовки на первом цикле обработки допускается не выполнять.
Степень деформации при осадке εo определяется из общеизвестных соотношений, при этом максимальная степень деформации заготовки ограничена условиями ее устойчивости для выполнения этой операции.
б) Угловое прессование в области пересечения каналов.
Угловое прессование в зависимости от размеров и формы сечения каналов в месте их пересечения может быть как равноканальным, так и неравноканальным. При этом степень деформации заготовки εуп пропорциональна углу пересечения каналов и определяется из известных соотношений для углового прессования. В. М. Сегал и др. "Процессы пласт. структ...", Y.Ivahashi "Principe of equal-channel angular pressing for the processing of ultra-fine grained materials". Scr. Materialia, v. 35, N 2, 1996, p. 143. Степень (интенсивность) деформации угловым прессованием выбирается исходя из ограничений технологической пластичности обрабатываемого материала, необходимости многократного его деформирования без разрушения для придания ему регламентированной структуры и свойств, технологичности и трудоемкости выполнения способа.
в) Выдавливание и/или высадка во втором канале
Выполнение указанных операций достигается за счет выполнения второго канала переменного сечения по длине. При этом степень деформации εв определяется также согласно известным зависимостям для высадки и/или выдавливания.
Выполнение указанных операций достигается за счет выполнения второго канала переменного сечения по длине. При этом степень деформации εв определяется также согласно известным зависимостям для высадки и/или выдавливания.
Степень деформации заготовки при использовании данного устройства можно выразить следующим соотношением:
ε = n(εo+εуп+εв), (2)
где n - количество циклов обработки.
ε = n(εo+εуп+εв), (2)
где n - количество циклов обработки.
Таким образом, данные способ и устройство при равном с прототипом угле пересечения каналов α позволяют даже при однократном использовании придать большую степень деформации заготовке за счет ее последовательного деформирования в первом и втором каналах. При этом достигается большая степень деформации и, соответственно, преобразования (в том числе измельчения) структуры обрабатываемого материала. Для придания регламентированной структуры материалу требуется меньшее количество циклов обработки, что означает снижение трудоемкости процесса.
2. Переменность сечения второго канала помимо обеспечения выполнения выше описанных операций, приводящих к большему воздействию (измельчению) на структуру(ы) обрабатываемого материала, способствует также дополнительному эффекту изменения (измельчения) структуры при угловом прессовании. Последнее заключается в следующем. Для получения большего эффекта измельчения структуры заготовки необходимо, чтобы очаг деформации, в котором осуществляется сдвиг, был наименьшим, что достигается использованием в устройстве противодавления. В.М.Сегал и др. "Процес. пластин. структурообр. металлов", Минск. "Наука и техн. ", 1994, с. 232. В известном устройстве US 5400633, 28.03.95 оно организуется за счет наличия торцевой стенки в сборном поддоне, его скольжения по наклонной к матрице плоскости и наличия прикрепленных к поддону гидравлических цилиндров. В отличие от известного решения аналогичный результат достигается более простым приемом, а именно изменением конфигурации второго канала.
В случае сужающегося канала противодавление возникает с момента перемещения материала в этот канал. Величина противодавления зависит от разности сечений канала (ΔS) в его начале (Sн) и конце (Sк). При этом
0,05 Sн ≤ ΔS ≤ Sн. (3)
В случае расширяющегося второго канала придание большей, чем в прототипе степени деформации материалу заготовки достигается описанным ранее приемом, а именно совмещением нескольких схем деформации заготовки в одном устройстве. При этом противодавление появляется в процессе осадки деформированной угловым прессованием заготовки с момента возникновения контакта ее торца со стенкой неподвижной части матрицы. Разность площадей при такой форме канала выбирается из известных условий высадки заготовки с учетом возможности несоосного расположения последней по причине отгибания к одной из стенок канала. Как правило ΔS не превышает 0,5 Sк.
0,05 Sн ≤ ΔS ≤ Sн. (3)
В случае расширяющегося второго канала придание большей, чем в прототипе степени деформации материалу заготовки достигается описанным ранее приемом, а именно совмещением нескольких схем деформации заготовки в одном устройстве. При этом противодавление появляется в процессе осадки деформированной угловым прессованием заготовки с момента возникновения контакта ее торца со стенкой неподвижной части матрицы. Разность площадей при такой форме канала выбирается из известных условий высадки заготовки с учетом возможности несоосного расположения последней по причине отгибания к одной из стенок канала. Как правило ΔS не превышает 0,5 Sк.
Когда канал выполнен одновременно сужающимся и расширяющимся, что возможно при использовании технологических вкладышей, отмечается комбинация рассмотренных выше случаев.
3. Отличительной особенностью устройства от известного является его простота. Деформирующий узел вместо сборных пуансона, матрицы и поддона образован цельным пуансоном и матрицей, состоящей из двух частей. Разъем между подвижной и неподвижной частями матрицы имеется только в нижней части первого канала. В процессе деформирования все узлы, за исключением пуансона, неподвижны, при этом подвижная часть матрицы охвачена неподвижной частью, что предотвращает образование зазоров по местам их сопряжения. Такое конструктивное решение устройства исключает образование заусенцев на гранях обрабатываемой заготовки и, соответственно, повышает коэффициент использования материала в сравнении с прототипом.
Отсутствие указанных заусенцев на обрабатываемой заготовке позволяет осуществить повторный цикл ее обработки без дополнительных операций по ее зачистке, что означает снижение трудоемкости и повышение производительности всего процесса.
4. Способ с использованием данного устройства обеспечивает снижение трудоемкости, в том числе за счет легкого удаления обработанного материала. После цикла деформирования заготовки или получения изделия освобождаются оба торца второго канала за счет перемещения подвижной части матрицы на необходимую для этого величину с помощью основного выталкивателя. В результате обеспечивается доступ к заготовке и ее удаление из матрицы с использованием бокового выталкивателя. Легкость удаления обеспечивается за счет выполнения второго капала переменного сечения, а именно сужающимся или расширяющимся, а также использования технологических вкладышей.
5. Совокупность описанных выше признаков и достоинств устройства и способа, а именно простота устройства, отсутствие дефектов и заусенцев на обработанной заготовке, легкость ее удаления из устройства, использование технологических вкладышей, позволяют, в отличие от прототипа, обрабатывать и изготавливать массивные заготовки с регламентированной структурой и свойствами за счет легкого масштабирования устройства.
6. Возможность использования технологических вкладышей различной формы и конструкции, размещаемых во втором канале, по крайней мере на части его длины, обеспечивает с использованием этого же устройства получение помимо заготовок и изделий профилей различной конфигурации, осесимметричных и осенесимметричных деталей, в том числе с разветвленной поверхностью в плане. Формообразование последних, как правило, осуществляют на последнем цикле обработки после придания материалу необходимой структуры.
При анализе уровня техники по патентным и научно-техническим источникам информации, касающихся способов и устройств для деформационной обработки материалов, не было обнаружено решение, характеризующееся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".
При анализе отличительных признаков было выявлено, что заявляемое изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники. Впервые предложено сочетание углового прессования с другими схемами деформации, а также конструкция устройства, позволяющая осуществить это сочетание, отличающаяся значительной простотой и удобством эксплуатации. Основополагающие признаки являются новыми и неочевидными. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
Фиг. 1 Общий вид устройства перед началом деформирования заготовки.
Фиг. 1 Общий вид устройства перед началом деформирования заготовки.
Фиг. 2 Общий вид устройства в конце деформирования заготовки.
Фиг. 3 Общий вид устройства в момент удаления заготовки.
Фиг. 4 Деформирующий узел с установленной в первом канале заготовкой.
Фиг. 5 Деформирующий узел в процессе деформирования заготовки во второй расширяющийся канал.
Фиг. 6 Деформирующий узел в процессе деформирования заготовки с использованием технологического вкладыша.
Фиг. 7 и 8 Сечения А-А второго канала фиг. 2 с находящейся в них деформируемой заготовкой.
Фиг. 9 Исходная (а) и обработанная (б) структура сплава АМг6.
Фиг. 10 Эскиз детали "панель".
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства, состоящего из пуансона 1, подвижной 2 и неподвижной 3 частей матрицы, образующих первый 4 и второй 5 каналы, пересекающиеся под углом α, выталкивателя подвижной части матрицы 6, бокового выталкивателя 7 с гидроцилиндром 8, закрепленным на неподвижной части матрицы 3 кронштейном 9. Пуансон 1 прикреплен к верхней траверсе пресса 10, а неподвижная часть матрицы 3 прикреплена к столу пресса 11. Стенка 12 первого канала 4 по месту 13 на величину B выполнена неподвижной частью матрицы 3. Первый канал 4 имеет постоянное сечение, а второй 5 - сужающийся, с углом конусности β. Позицией 14 обозначена заготовка обрабатываемого материала.
Способ реализуется с помощью устройства следующим образом. Заготовка 14 размещается в первом канале 4 (фиг. 1). Пуансон 1 опускается до контакта с заготовкой 14 и путем приложения давления на пуансон 1 траверсой пресса 10 она проталкивается во второй канал 5 угловым прессованием и подвергается выдавливанию в этом же канале с противодавлением за счет выполнения канала 5 сужающимся под углом β. В результате заготовка 14 приобретает вид и положение, показанное на фиг. 2. Далее пуансон 1 выводится из канала 4 его подъемом траверсой пресса 10 в верхнее исходное положение (фиг. 3). Подвижная часть матрицы 2 с находящейся в ней обработанной заготовкой 14 поднимается вверх с помощью выталкивателя 6 до положения, обеспечивающего совпадение осей канала 5 и бокового выталкивателя 7 и освобождение торцев заготовки 14 по месту В подвижной части матрицы 2 и ее противоположной стенки. Выталкивателем 7 заготовка 14 удаляется из второго канала 5.
Для увеличения интенсивности деформации заготовку 14 сечением, меньшим чем первый канал 4, устанавливают в канал 4 и осуществляют ее осадку в этом канале посредством пуансона 1. При каждом повторном цикле обработки заготовка 14 претерпевает осадку вследствие придания ей заданной формы во втором канале 5 на предыдущем цикле (фиг. 4).
Заготовку 14 также деформируют с помощью описанного устройства, если второй канал 5 выполнен расширяющимся (фиг. 5). В этом случае заготовка 14 претерпевает высадку во втором канале 5 с момента контакта торца заготовки 14 со стенкой неподвижной части матрицы 3. Удаление обработанной заготовки 14 осуществляется последовательностью вышеуказанных операций, при этом боковой выталкиватель 7 размещается со стороны минимального по размерам торца заготовки 14 (на фиг. 5 выталкиватель 7 не показан).
Для придания дополнительной деформации заготовке 14, получения ее заданной конфигурации или изделия заготовку 14 деформируют в канале 5 с использованием технологического вкладыша 15 (фиг. 6). При этом канал 5 может быть сужающимся или расширяющимся, а удаление формоизмененной заготовки 14 или изделия производится вместе с вкладышем 15 в положении устройства согласно фиг. 3.
Описанная последовательность выполнения способа может быть осуществлена неоднократно в зависимости от требований к структуре и свойствам обрабатываемого материала.
На фиг. 7 и 8 дополнительно показаны наиболее употребляемые сечения (в плоскости А-А) второго канала 5 (фиг. 2) прямоугольной (ширина a и высота B) и круглой (диаметр B) формы.
Необходимо отметить, что данный способ и устройство могут быть реализованы и использованы для обработки материалов как при комнатной, так и повышенной или пониженной температурах. При этом используются различного типа устройства для нагрева или охлаждения заготовок и штамповой оснастки, которые на фигурах не показаны.
Примеры конкретного выполнения способа:
1. С помощью предлагаемого способа и устройства была обработана заготовка из промышленного алюминиевого сплава Амг6 с исходным размером зерна 35-40 мкм (фиг. 9а). Заготовка диаметром 20 мм была подвергнута следующей обработке:
а) осадка заготовки в первом канале со степенью деформации 25-30%,
б) угловое прессование в пересекающихся под углом α = 90o каналах (e ~ 1),
в) выдавливание во втором канале со степенью вытяжки 1.7 (ΔS = 0,97 Sн).
Последовательность операций а-в выполнялась 6 раз. В результате материалу была придана субмикрокристаллическая структура со средним размером зерна 0.4-0.6 мкм (фиг. 9б). В таблице 1 приведены для сравнения характеристики механического поведения исходного и обработанного сплава при статическом нагружении при комнатной температуре.
1. С помощью предлагаемого способа и устройства была обработана заготовка из промышленного алюминиевого сплава Амг6 с исходным размером зерна 35-40 мкм (фиг. 9а). Заготовка диаметром 20 мм была подвергнута следующей обработке:
а) осадка заготовки в первом канале со степенью деформации 25-30%,
б) угловое прессование в пересекающихся под углом α = 90o каналах (e ~ 1),
в) выдавливание во втором канале со степенью вытяжки 1.7 (ΔS = 0,97 Sн).
Последовательность операций а-в выполнялась 6 раз. В результате материалу была придана субмикрокристаллическая структура со средним размером зерна 0.4-0.6 мкм (фиг. 9б). В таблице 1 приведены для сравнения характеристики механического поведения исходного и обработанного сплава при статическом нагружении при комнатной температуре.
2. С помощью предлагаемого способа и устройства была обработана согласно режимам примера 1 заготовка в виде плиты 100х100х20 мм из промышленного алюминиевого сплава 5083 с исходной волокнистой структурой.
В результате обработки получена заготовка с субмикрокристаллической структурой, размер зерен от 0.2 до 0.7 мкм. В таблице 2 приведены механические свойства исходного полуфабриката и обработанной заготовки.
3. Из заготовки, полученной согласно примеру 2, с помощью предлагаемого устройства изготовлена штамповка детали типа панель (фиг. 10). Штамповка имеет уровень свойств, аналогичный в исходной заготовке (табл. 2).
Приведенные примеры показывают возможность значительного регулирования свойств сплавов за счет придания им регламентированного структурного состояния и получения из них изделий с повышенными свойствами.
Claims (12)
1. Способ деформационной обработки материалов, включающий размещение материала в первом канале устройства для деформационной обработки, приложение усилия для перемещения материала во второй канал и его деформации угловым прессованием в области пересечения каналов и удаление заготовки, отличающийся тем, что при прохождении материала через второй канал осуществляют его дополнительное деформирование с изменением поперечного сечения заготовки, а удаление последней осуществляют при освобождении ее торцов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование материала во втором канале осуществляют выдавливанием с уменьшением поперечного сечения заготовки.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование материала во втором канале осуществляют высадкой.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование материала во втором канале осуществляют выдавливанием с последующей высадкой.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал дополнительно деформируют осадкой в первом канале.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что во втором канале осуществляют формообразование изделия.
7. Способ по п.1, или 4, или 6, отличающийся тем, что деформирование во втором канале осуществляют с использованием технологических вкладышей.
8. Устройство для деформационной обработки материалов, состоящее из пуансона, матрицы с подвижной и неподвижной частями, образующими первый и второй каналы, продольные оси которых расположены под углом друг к другу, отличающееся тем, что стенка первого канала на участке длиной не менее В, расположенном напротив второго канала, образована неподвижной частью матрицы, где В - максимальный размер второго канала по высоте в сечении, эквидистантном упомянутой стенке, при этом подвижная часть матрицы установлена с возможностью перемещения до и после деформирования, а второй канал имеет переменное по длине поперечное сечение.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что второй канал выполнен сужающимся.
10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что второй канал выполнен расширяющимся.
11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлением для удаления заготовки из второго канала.
12. Устройство по п.8, или 9, или 10, отличающееся тем, что оно снабжено технологическим(и) вкладышем(ами).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98107870A RU2146571C1 (ru) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98107870A RU2146571C1 (ru) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98107870A RU98107870A (ru) | 2000-01-27 |
| RU2146571C1 true RU2146571C1 (ru) | 2000-03-20 |
Family
ID=20205251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98107870A RU2146571C1 (ru) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2146571C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457062C2 (ru) * | 2008-12-26 | 2012-07-27 | Учреждение РАН "Институт физико-технических проблем Севера СО РАН" | Способ обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления |
| RU2514239C2 (ru) * | 2012-06-05 | 2014-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера имени В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Способ комбинированной интенсивной пластической деформации металлической пластины. |
| RU2570605C1 (ru) * | 2014-08-14 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для канального углового прессования |
| RU2570606C1 (ru) * | 2014-08-14 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для канального углового прессования |
| CN105499292A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-04-20 | 西安建筑科技大学 | 磁致塑性变断面转角挤压制备细晶的装置及其方法 |
| CN105665461A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-06-15 | 西安建筑科技大学 | 电致塑性变断面转角挤压制备细晶的装置及其方法 |
| CN108372210A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-08-07 | 中国航空制造技术研究院 | 一种等通道挤压装置及方法 |
-
1998
- 1998-04-17 RU RU98107870A patent/RU2146571C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сегал В.М. и др. Процессы пластического структурообразования металлов. - Минск, Наука и техника, 1994, с.232. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457062C2 (ru) * | 2008-12-26 | 2012-07-27 | Учреждение РАН "Институт физико-технических проблем Севера СО РАН" | Способ обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления |
| RU2514239C2 (ru) * | 2012-06-05 | 2014-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера имени В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Способ комбинированной интенсивной пластической деформации металлической пластины. |
| RU2570605C1 (ru) * | 2014-08-14 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для канального углового прессования |
| RU2570606C1 (ru) * | 2014-08-14 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для канального углового прессования |
| CN105499292A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-04-20 | 西安建筑科技大学 | 磁致塑性变断面转角挤压制备细晶的装置及其方法 |
| CN105665461A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-06-15 | 西安建筑科技大学 | 电致塑性变断面转角挤压制备细晶的装置及其方法 |
| CN105499292B (zh) * | 2016-01-19 | 2017-07-11 | 西安建筑科技大学 | 磁致塑性变断面转角挤压制备细晶的装置及其方法 |
| CN105665461B (zh) * | 2016-01-19 | 2017-11-28 | 西安建筑科技大学 | 电致塑性变断面转角挤压制备细晶的装置及其方法 |
| CN108372210A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-08-07 | 中国航空制造技术研究院 | 一种等通道挤压装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nishida et al. | Rotary-die equal-channel angular pressing of an Al–7 mass% Si–0.35 mass% Mg alloy | |
| US8028558B2 (en) | Method and apparatus for forming of panels and similar parts | |
| EP1861211B1 (en) | Severe plastic deformation of metals | |
| Zheng et al. | Study on size effect affected progressive microforming of conical flanged parts directly using sheet metals | |
| Zhbankov et al. | Rational parameters of profiled workpieces for an upsetting process | |
| KR100397266B1 (ko) | 난가공재의 결정립 미세화장치 및 방법 | |
| Sergey et al. | Influence of combined process “rolling-pressing” on microstructure and mechanical properties of copper | |
| RU2146571C1 (ru) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления | |
| RU2329108C2 (ru) | Способ прессования металлов и устройство для его осуществления | |
| RU2602936C2 (ru) | Способ выдавливания деталей типа стаканов и устройство для его осуществления | |
| RU2116155C1 (ru) | Способ пластического структурообразования высокопрочных материалов | |
| RU2315117C2 (ru) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления | |
| RU2388566C2 (ru) | Способ получения титановых сплавов с субмикрокристаллической структурой деформированием с обеспечением интенсивной пластической деформации | |
| RU2456111C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов | |
| RU2352417C2 (ru) | Способ прессования профилей и матрица для реализации данного способа | |
| RU2202434C2 (ru) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления (варианты) | |
| Salamati et al. | Effect of channel angle on the material flow, hardness distribution and process forces during incremental ECAP of Al-1050 billets | |
| Volokitina et al. | Research of the microstructure and mechanical properties of copper and CuZn36 developing during deformation into the equal channel speed matrix with high-intensity cooling | |
| RU2686704C1 (ru) | Способ изготовления длинноосных изделий | |
| RU2418092C1 (ru) | Способ получения титановых заготовок многогранной и круглой формы в наноструктурном состоянии и устройство для деформационной обработки титановых заготовок | |
| RU2713764C1 (ru) | Способ прессования металлических слитков и пресс для его осуществления | |
| RU2436847C1 (ru) | Способ деформирования для получения заготовок в субмикрокристаллическом и наноструктурированном состоянии и устройство для его осуществления | |
| RU2383632C2 (ru) | Способ получения заготовок шестигранной формы с нанокристаллической структурой и устройство для деформационной обработки при осуществлении этого способа | |
| RU2519078C1 (ru) | Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации | |
| SU595046A1 (ru) | Способ обработки металлов давлением |