RU2221697C2 - Пресс-форма для равноканального углового прессования материалов - Google Patents
Пресс-форма для равноканального углового прессования материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221697C2 RU2221697C2 RU2001133745/02A RU2001133745A RU2221697C2 RU 2221697 C2 RU2221697 C2 RU 2221697C2 RU 2001133745/02 A RU2001133745/02 A RU 2001133745/02A RU 2001133745 A RU2001133745 A RU 2001133745A RU 2221697 C2 RU2221697 C2 RU 2221697C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- movable
- friction
- channel
- substrate
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в устройствах для интенсивного пластического деформирования материалов методом равноканального углового прессования. В разъемном корпусе пресс-формы дно выходного канала выполнено подвижным, при этом обеспечена возможность регулирования коэффициента трения подвижного дна о подложку. Рабочий канал может содержать две подвижные стенки. Регулирование величины коэффициента трения обеспечивается, например, нанесением покрытия на поверхности подвижного дна и подложки, размещением между ними плоских роликовых подшипников или смазочных материалов. В результате обеспечивается повышение качества экструдируемых образцов за счет исключения их растрескивания. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Description
Изобретение относится к области создания устройств, предназначенных для интенсивной пластической деформации конденсированных материалов методом равноканального углового прессования (РКУП).
Известна пресс-форма [1] , в которой каналы высверливаются в цельной болванке, и деформированный образец выталкивается из нее последующими образцами. Также известна сборная пресс-форма, состоящая из двух половинок [2] . Материал, проходя плоскость пересечения каналов, испытывает деформацию по схеме простого сдвига, интенсивность которой зависит от угла пересечения каналов 2φ (фиг.1).
Для снижения величины контактного трения обычно применяют различные смазки. Так в [1] используют в качестве эффективной смазки смесь порошка графита с минеральным маслом. Однако сколь бы ни были эффективными применяемые при РКУП смазки, они не устраняют контактного трения в каналах, особенно при обработке пластичных материалов.
Известна пресс-форма-прототип [1] , выполненная разборной, три стенки рабочего канала которой выполнены подвижными. Во время прессования они движутся вместе с образцом с одинаковыми скоростью и направлением, что позволяет минимизировать силы контактного трения между обрабатываемым материалом и стенками рабочего канала.
Однако предложенная в прототипе конструкция пресс-формы не устраняет контактного трения обрабатываемого материала о дно выходного канала. Поскольку деформация образца в вертикальном канале носит упругий характер, то с точки зрения сохранения целостности обрабатываемого образца и равномерности распределения деформации по его сечению контактное трение в углу является наиболее нежелательным и опасным. В этом случае максимальные напряжения развиваются вблизи оси образца. Неравномерность напряжений приводит к неравномерному течению материала и образованию во внешнем углу пересекающихся каналов застойной ("мертвой") зоны. Деформация материала становится делокализованной по отношению к плоскости пересечения каналов, поскольку деформируемый материал стремится обтечь указанную зону [3, 4]. Неравномерность деформации, обусловленная формированием застойной зоны, приводит к появлению в материале дополнительных напряжений, которые увеличивают общее усилие прессования.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка пресс-формы для интенсивной пластической деформации материалов методом РКУП, без образования застойной зоны и предотвращения растрескивания экструдируемых образцов.
Указанный технический результат достигается тем, что известная пресс-форма для интенсивной пластической деформации материалов методом равноканального углового прессования (РКУП), состоящая из разборного корпуса, дополнительно содержит подложку и дно выходного канала, выполненное подвижным, с регулируемым коэффициентом трения о подложку.
Кроме того, пресс-форма содержит две подвижные стенки рабочего канала.
Кроме того, пресс-форма для регулирования величины коэффициента трения содержит дно и подложку с покрытиями, например, из хрома, фторопласта и др.
Кроме того, пресс-форма для регулирования величины коэффициента трения дополнительно содержит между дном и подложкой плоские роликовые подшипники.
Кроме того, пресс-форма для регулирования величины коэффициента трения, дополнительно содержит между дном и подложкой смазочные материалы, например дисульфид молибдена.
Проблема образования застойной зоны хорошо известна из теории и практики выдавливания материалов [3, 4]. Такая зона во внешнем углу канала образуется и при компьютерном моделировании РКУП некоторых материалов в условиях сильного трения [5]. Для оптимизации контактного трения в рассматриваемом месте обычно используют матрицы с углом захода 45-60o [4]. В случае РКУ прессования также можно внешний угол сопряжения каналов выполнить в виде дуги с некоторым радиусом или хорды этой дуги. Однако, как показали исследования [6] , в этом случае снижается величина произведенной деформации, то есть снижается эффективность метода РКУП. Кроме того, образец своей внешней стороной будет двигаться вдоль огибающей застойную зону поверхности и будет испытывать деформацию не только сдвигом, но и изгибом. При последнем типе деформирования приповерхностные слои образца испытывают сильное растяжение, что также может привести к появлению трещин на внешней поверхности образца. На выходе из зоны пластической деформации, когда достигается максимальное упрочнение обрабатываемого материала и снижается его пластичность, происходит разрушение образца. Наконец, выполнение закругления во внешнем углу представляет определенные технологические трудности при изготовлении пресс-формы, что приводит к ее удорожанию.
Кроме того, материал в области застойной зоны может отделиться от образца (фиг. 2). В этом случае контактное трение, развиваемое на поверхности отделившейся застойной зоны, будет повышенным, так как при контакте однородных материалов коэффициент трения наиболее значителен. Разная скорость истечения внутренних и периферийных слоев материала вблизи данной зоны также создает условия для появления трещин на поверхности образца.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в заявляемой пресс-форме дно выходного канала выполнено подвижным. Схема предлагаемой пресс-формы для РКУ прессования представлена на фиг.3.
В предлагаемой пресс-форме образец, находясь между подвижным дном и подложкой, не проскальзывает по дну выходного канала, а движется вместе с ним. Этим устраняется образование застойной зоны во внешнем углу области сопряжения каналов, и тем самым устраняется причина появления растягивающих напряжений, вызывающих растрескивание и разрушение обрабатываемых методом РКУП образцов. Одновременно повышается качество внешней поверхности образца.
Поскольку образец, находясь в выходном канале пресс-формы с подвижным дном, с нижней стороны не испытывает контактного трения по дну выходного канала, то общее усилие его прессования, при прочих равных условиях, будет также меньше, чем при использовании пресс-формы стандартной конструкции. Другим положительным эффектом является упрощенное извлечение прессованного образца из выходного канала - по завершении РКУ прессования пресс-форма устанавливается на полую подставку и образец выталкивается дополнительным ходом пуансона.
Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет сохранить положительный эффект, достигнутый в прототипе за счет сохранения подвижными двух боковых стенок рабочего канала.
Регулирование коэффициента трения возможно путем подбора в пресс-форме подвижного дна и подложки с различными покрытиями, а также смазочных материалов с различными триботехническими свойствами. Наименьший коэффициент трения можно достичь, используя плоские роликовые подшипники между подвижным дном и подложкой фиг.4.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Образцы размерами 15х15х80 мм из сплава алюминия технической чистоты были подвержены РКУ прессованию при комнатной температуре. Были использованы пресс-формы с подвижным и неподвижным дном, изготовленные из одного материала. Перед прессованием поверхности образцов и каналов смазывались суспензией, представляющей собой порошок чешуйчатого графита, смешанного с индустриальным маслом. Наружная часть подвижного дна также смазывалась указанной суспензией. При прессовании фиксировалось максимальное усилие прессования на ранних стадиях РКУП и усилие, развиваемое прессом на стадии стабильного течения деформируемого материала. Результаты испытаний представлены в таблице.
После первого и второго прессования в пресс-форме с неподвижным дном каждый раз образовывалась застойная зона, по границе которой происходило откалывание части образца. В процессе третьего прессования образец разрушился полностью на несколько частей. При использовании пресс-формы с подвижным дном образец каждый раз оставался целым и сохранял свою форму. В качестве иллюстрации на фиг.5 представлены образцы из алюминиевого сплава после 3-го прохода через пресс-формы с подвижным и неподвижным дном.
Источники информации
1. Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. и др. Процессы пластического структурообразования металлов./ Мн.: Навука i тэхнiка, 1994. - 232 с.
1. Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. и др. Процессы пластического структурообразования металлов./ Мн.: Навука i тэхнiка, 1994. - 232 с.
2. Y. Wu and I. Baker. Scripta Mater., Vol. 37 (1997), p. 437-442.
3. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. / М.-Л.: Гл. редакция лит-ры по цветной металлургии, 1935. - 448 с.
4. Ильин Л.Н. Основы учения о пластической деформации. / М.: Машиностроение, 1980. - 150 с.
5. Р. В. Prangnell, С. Harris and S.M. Roberts, Scripta Mater., Vol. 37(7) (1999), p. 983-989.
6. Nakashima К., Horita Z., Nemoto M. and Langdon T.G. Acta mater., Vol. 46 (5) (1998), pp. 1589-1599.
Claims (5)
1. Пресс-форма для равноканального углового прессования, содержащая разборный корпус, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит подложку и дно выходного канала, выполненное подвижным, с регулируемым коэффициентом трения о подложку.
2. Пресс-форма по п.1, отличающаяся тем, что она содержит две подвижные стенки рабочего канала.
3. Пресс-форма по п.1, отличающаяся тем, что для регулирования величины коэффициента трения она содержит дно и подложку с покрытиями, например, из хрома, фторопласта.
4. Пресс-форма по п.1, отличающаяся тем, что для регулирования величины коэффициента трения она дополнительно содержит между дном и подложкой плоские роликовые подшипники.
5. Пресс-форма по п.1, отличающаяся тем, что для регулирования величины коэффициента трения она дополнительно содержит между дном и подложкой смазочные материалы, например дисульфид молибдена.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001133745/02A RU2221697C2 (ru) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | Пресс-форма для равноканального углового прессования материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001133745/02A RU2221697C2 (ru) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | Пресс-форма для равноканального углового прессования материалов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001133745A RU2001133745A (ru) | 2003-07-20 |
RU2221697C2 true RU2221697C2 (ru) | 2004-01-20 |
Family
ID=32090523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001133745/02A RU2221697C2 (ru) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | Пресс-форма для равноканального углового прессования материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2221697C2 (ru) |
Cited By (2)
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. |
-
2001
- 2001-12-17 RU RU2001133745/02A patent/RU2221697C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СЕГАЛ В.М. и др. Процессы пластического структурообразования металлов. - Минск: Наука и техника, 1994, с.232. * |
Cited By (2)
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. |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Talebanpour et al. | Microstructural and mechanical properties of commercially pure aluminum subjected to dual equal channel lateral extrusion | |
KR20010044765A (ko) | 난가공재의 2중 구속 강전단 변형법에 의한 결정립 미세화제조방법 | |
RU2221697C2 (ru) | Пресс-форма для равноканального углового прессования материалов | |
Lancaster et al. | A comparison of boundary lubricants under light and heavy loads | |
RU2146571C1 (ru) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления | |
US3691804A (en) | Cold extruded article and method of making the same | |
RU2368448C1 (ru) | Способ изготовления изделий типа ступенчатых валов поперечно-клиновой прокаткой | |
Elangovan et al. | Application of Taguchi approach on investigation of formability for perforated Al 8011 sheets | |
Sanusi et al. | Effects of grain size on mechanical properties of nanostructured copper alloy by severe plastic deformation (SPD) process | |
Shivpuri et al. | Application of fuzzy reasoning techniques for roll pass design optimization | |
RU2403206C1 (ru) | Способ получения нанокристаллической структуры материала в трубных заготовках и устройство для его осуществления | |
WO1984002481A1 (en) | Method for controlling properties of metals and alloys | |
Xiaoqi et al. | Effect of friction in Dual Equal Channel Lateral Extrusion using finite element simulation | |
RU2167732C1 (ru) | Способ изготовления полых изделий | |
US3503247A (en) | Grey iron treatment | |
RU2347634C2 (ru) | Устройство для обработки материалов давлением | |
CN112090976B (zh) | 一种镁合金型材多向反复挤压变形加工装置及加工方法 | |
RU2697114C1 (ru) | Способ изготовления деталей стержневой формы с головкой | |
RU2181314C2 (ru) | Устройство для обработки металлов давлением | |
DE19731804A1 (de) | Herstellverfahren für eine Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine | |
Premanond et al. | A study on using cold forging process to manufacture bush | |
SU711161A1 (ru) | Способ обработки изделий из металлов и сплавов | |
EP1546428B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metalllegierungskörpern mit lokalisierten kleinen korngrössen | |
RU2050218C1 (ru) | Инструмент для ковки | |
SU812403A1 (ru) | Способ ковки валов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051212 |