RU2334582C2 - Method of obtaining material with ultra fine-grained or submicrocrystallic structure by deformation with maintaining of intense plastic deformation (versions) - Google Patents
Method of obtaining material with ultra fine-grained or submicrocrystallic structure by deformation with maintaining of intense plastic deformation (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2334582C2 RU2334582C2 RU2006125306/02A RU2006125306A RU2334582C2 RU 2334582 C2 RU2334582 C2 RU 2334582C2 RU 2006125306/02 A RU2006125306/02 A RU 2006125306/02A RU 2006125306 A RU2006125306 A RU 2006125306A RU 2334582 C2 RU2334582 C2 RU 2334582C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- deformation
- compression
- axis
- along
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано в машиностроении, авиастроении, медицине и других отраслях промышленности при изготовлении изделий из полуфабрикатов, полученных путем термомеханической обработки, сопровождающейся повышением физико-механических свойств.The invention can be used in mechanical engineering, aircraft manufacturing, medicine and other industries in the manufacture of semi-finished products obtained by thermomechanical processing, accompanied by an increase in physical and mechanical properties.
Известно большое число способов обработки металлов и сплавов для повышения эксплуатационных характеристик. Многие из них основаны на обработке различными видами пластической деформации в сочетании с термическим воздействием. Одним из таких методов обработки является деформирование заготовок для получения ультрамелкозернистой структуры (УМЗ), обеспечивающей повышение физико-механических свойств в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах (В.М.Сегал, В.И.Копылов, В.И.Резников. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Наука и техника, 1994, с.26). Этот способ относится к методам интенсивной пластической деформации (ИПД) и позволяет добиться существенного повышения прочности металлических материалов за счет накопления высоких степеней деформаций сдвига.There are a large number of methods of processing metals and alloys to improve performance. Many of them are based on the processing of various types of plastic deformation in combination with thermal exposure. One of such processing methods is the deformation of preforms to obtain an ultrafine-grained structure (UFG), which provides an increase in physical and mechanical properties in intersecting vertical and horizontal channels (V. M. Segal, V. I. Kopylov, V. I. Reznikov. Plastic structure formation processes Metals. Minsk: Science and Technology, 1994, p.26). This method relates to methods of intensive plastic deformation (IPD) and allows to achieve a significant increase in the strength of metallic materials due to the accumulation of high degrees of shear deformation.
Известен способ и устройство (Патент US №5400633, МПК В21С 23/00, 23/21, опубл. 28.03.1995) для деформационной обработки материалов, включающий ИПД путем равноканального углового (РКУ) прессования заготовки без изменения ее поперечного сечения. При продавливании заготовки через два пересекающихся канала с одинаковым поперечным сечением материал в месте пересечения каналов претерпевает деформацию сдвига. Указанную последовательность операций можно осуществлять многократно.A known method and device (US Patent No. 5400633, IPC V21C 23/00, 23/21, publ. 03/28/1995) for deformation processing of materials, including SPD by equal channel angular (ECG) pressing the workpiece without changing its cross section. When punching a workpiece through two intersecting channels with the same cross section, the material at the intersection of the channels undergoes shear deformation. The specified sequence of operations can be carried out repeatedly.
Известен способ обработки титановых заготовок, включающий ИПД заготовки в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах с подпором в последнем, который осуществляется на начальной и окончательной стадиях процесса деформирования (Патент РФ №2139164, МПК B21J 5/00, опубл. 10.10.99 г.).A known method of processing titanium billets, including SPD billet in intersecting vertical and horizontal channels with a backwater in the latter, which is carried out at the initial and final stages of the deformation process (RF Patent No. 2139164, IPC B21J 5/00, publ. 10.10.99,).
Данные способы и устройства имеют ограниченные технические возможности.These methods and devices have limited technical capabilities.
К общему недостатку способов и устройств для РКУ прессования, непосредственно связанных с механической схемой деформации, относится значительная неравномерность распределения деформации в концевых частях заготовки, что не обеспечивает однородного структурного состояния во всем объеме, даже в случае многоцикловой обработки.A common drawback of methods and devices for ECG pressing directly related to the mechanical deformation scheme is the significant non-uniformity of the distribution of deformation in the end parts of the workpiece, which does not provide a uniform structural state in the entire volume, even in the case of multi-cycle processing.
Известен способ последовательного деформирования материалов по трем осям так называемая «всесторонняя ковка» (Галеев P.M., Валиахметов О.В., Салищев Г.А. Механические свойства титанового сплава ВТ8 с субмикрокристаллической (СМК) структурой. - ФММ, 1990, №10, с.204-206). Схема «всесторонней ковки» основана на использовании многократного повторения операций свободной ковки: осадка-протяжка со сменой оси прилагаемого деформирующего усилия. После такой обработки заготовка приобретает приблизительно исходную форму и размеры.A known method of sequential deformation of materials along three axes is the so-called "comprehensive forging" (Galeev PM, Valiakhmetov OV, Salishchev GA Mechanical properties of titanium alloy VT8 with submicrocrystalline (SMC) structure. - FMM, 1990, No. 10, p .204-206). The “comprehensive forging” scheme is based on the use of multiple repetition of free forging operations: draft-broaching with a change in the axis of the applied deforming force. After such processing, the workpiece acquires approximately its original shape and dimensions.
Недостатком данного способа является то, что коэффициент использования материала не превышает 60-80%.The disadvantage of this method is that the utilization of the material does not exceed 60-80%.
Использование штамповой оснастки позволяет повысить коэффициент использования материала заготовки до 95-98%.The use of die tooling allows to increase the utilization rate of the workpiece material up to 95-98%.
Известен способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления (патент РФ №2202434, МПК B21J 5/00, 13/02, C21D 7/00, опубл. 20.04.2003 г.), включающий последовательное по этапам деформирование заготовки сжатием по высоте в полости устройства для деформационной обработки. При этом обеспечивают пластическое течение материала, не совпадающего по направлению с направлением деформационного усилия. На каждом этапе заготовку размещают в полости устройства, деформируют, а затем извлекают из указанной полости и переустанавливают для следующего этапа. По крайней мере, со второго этапа заготовку деформируют с обеспечением пластического течения материала со стороны ее одной боковой грани. Заготовку извлекают из полости при освобождении, по меньшей мере, трех боковых граней. Способ реализуется с помощью устройства, содержащего две рабочие части, одна из которых соединена с траверсой пресса.A known method of deformation processing of materials and a device for its implementation (RF patent No. 2202434, IPC B21J 5/00, 13/02, C21D 7/00, publ. 04/20/2003), including sequential stages of deformation of the workpiece by compression in height cavity device for deformation processing. At the same time, plastic flow of the material does not coincide in direction with the direction of the deformation force. At each stage, the preform is placed in the cavity of the device, deformed, and then removed from the cavity and reinstalled for the next step. At least from the second stage, the workpiece is deformed to ensure the plastic flow of the material from the side of its one side face. The workpiece is removed from the cavity upon the liberation of at least three side faces. The method is implemented using a device containing two working parts, one of which is connected to the press beam.
Недостатком способа является то, что из-за ассиметричности нагрузки в данной конструкции существует большая вероятность возникновения перекосов, что ведет к образованию задиров, заклиниванию прессового инструмента и быстрому выходу из строя пресс-формы. Кроме того, этот способ деформирования не исключает образования застойных зон в углах и на ребрах заготовки, что приводит к неоднородности структуры.The disadvantage of this method is that due to the asymmetry of the load in this design, there is a high likelihood of distortions, which leads to the formation of scoring, jamming of the pressing tool and the rapid failure of the mold. In addition, this method of deformation does not exclude the formation of stagnant zones in the corners and on the edges of the workpiece, which leads to heterogeneity of the structure.
За прототип предлагаемого изобретения принят способ получения мелкозернистого алюминиевого сплава с использованием деформации по трем осям и представленное в описании способа - устройство (патент US №4721537, МПК C22F 1/04, опубл. 26.01.1988 г.). Способ включает ИПД призматической заготовки путем осуществления последовательных операций сжатия вдоль ее продольной оси. Устройство включает пуансон и матрицу с полостью, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда. Заготовку размещают по высоте в центре полости матрицы и деформируют при приложении усилия на пуансон. В результате осуществления высотной деформации в полости, сдерживающей течение материала в направлении одной из поперечных осей заготовки, но обеспечивающей удлинение вдоль другой ее поперечной оси, заготовке придаются исходные форма и размеры в конце сжатия. Затем следует извлечение заготовки из полости матрицы и ее переустановка для выполнения следующей высотной деформации вдоль оси, по которой происходило предшествующее удлинение заготовки. При этом при переустановке заготовки осуществляют ее поворот вокруг продольной оси на 90° так, чтобы деформация осуществлялась в направлении, в котором пластическое течение материала на предыдущем этапе отсутствовало. Указанная последовательность операций может быть повторена многократно для достижения необходимой величины деформации и измельчения структуры материала.The prototype of the present invention adopted a method of producing a fine-grained aluminum alloy using deformation along three axes and presented in the description of the method is a device (US patent No. 4721537, IPC
К основным недостаткам способа и устройства относятся следующие.The main disadvantages of the method and device include the following.
Во-первых, величина высотной деформации за один этап сжатия составляет 50% или истинной деформации, равной 0,69, и в данной конструкции изменяться не может.Firstly, the magnitude of the vertical deformation for one compression stage is 50% or the true deformation equal to 0.69, and cannot be changed in this design.
Во-вторых, образование застойных зон в углах и на ребрах заготовки приводит к неоднородности структуры.Secondly, the formation of stagnant zones in the corners and on the edges of the workpiece leads to heterogeneity of the structure.
В-третьих, односторонняя схема нагружения, в условиях интенсивного трения, приводит к неоднородности напряжений в заготовке, а в конечном счете - к неоднородности структуры.Thirdly, a one-sided loading scheme, under conditions of intense friction, leads to stress inhomogeneity in the workpiece, and ultimately to structure heterogeneity.
Задачей изобретения является разработка способа (варианты) получения материала с ультрамелкозернистой или субмикрокристаллической структурой деформированием с обеспечением интенсивной пластической деформации.The objective of the invention is to develop a method (options) for obtaining a material with an ultrafine-grained or submicrocrystalline structure by deformation with intensive plastic deformation.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе (вариант 1) получения материала с ультрамелкозернистой или субмикрокристаллической структурой деформированием с обеспечением интенсивной пластической деформации, включающем последовательное по этапам сжатие заготовки в канале матрицы устройства для деформационной обработки, которое на каждом этапе осуществляют с обеспечением пластического течения материала заготовки перпендикулярно направлению приложения усилия, и ограничением деформации заготовки стенками канала матрицы, извлечение заготовки из устройства для деформационной обработки после каждого этапа деформирования и ее установку для следующего этапа деформирования, сжатие заготовки осуществляют путем повторения циклов, каждый из которых состоит из трех этапов, при этом на первом этапе каждого цикла сжатие заготовки осуществляют в направлении оси Z заготовки по ее высоте с обеспечением пластического течения материала заготовки по оси Y заготовки перпендикулярно приложенному усилию и с ограничением деформации заготовки в направлении оси Х заготовки, на втором этапе каждого цикла деформирования сжатие заготовки осуществляют в направлении оси Х с обеспечением пластического течения материала заготовки по оси Z и с ограничением деформации заготовки в направлении по оси Y заготовки, а на третьем этапе каждого цикла сжатие производят в направлении оси Y заготовки с обеспечением пластического течения материала заготовки по оси Х и с ограничением деформации заготовки в направлении оси Z.The specified technical result is achieved by the fact that in the method (option 1) of obtaining a material with an ultrafine-grained or submicrocrystalline structure by deformation with intensive plastic deformation, including sequentially compressing the workpiece in the matrix channel of the deformation processing device, which is carried out at each stage to ensure plastic flow the workpiece material perpendicular to the direction of application of force, and by limiting the deformation of the workpiece by the channel walls m atria, extraction of the workpiece from the device for deformation processing after each stage of deformation and its installation for the next stage of deformation, the compression of the workpiece is carried out by repeating cycles, each of which consists of three stages, while at the first stage of each cycle, the workpiece is compressed in the direction of the Z axis the workpiece along its height with the plastic flow of the workpiece material along the Y axis of the workpiece perpendicular to the applied force and with the restriction of the workpiece deformation in the X axis direction workpieces, at the second stage of each deformation cycle, the workpiece is compressed in the direction of the X axis with the plastic flow of the workpiece material along the Z axis and the workpiece is limited to deformation in the direction along the Y axis of the workpiece, and at the third stage of each cycle, compression is performed in the direction of the Y axis of the workpiece with ensuring the plastic flow of the workpiece material along the X axis and limiting the deformation of the workpiece in the Z axis direction.
Кроме того, используют устройство для деформационной обработки, содержащее матрицу со сквозным прямоугольным каналом, разность между размерами сторон которого составляет 0,5-1%.In addition, they use a device for deformation processing, containing a matrix with a through rectangular channel, the difference between the sizes of the sides of which is 0.5-1%.
Указанный технический результат также достигается тем, что в способе (вариант 2) получения материала с ультрамелкозернистой или субмикрокристаллической структурой деформированием с обеспечением интенсивной пластической деформации, включающем последовательное по этапам сжатие заготовки в канале матрицы устройства для деформационной обработки, извлечение заготовки после сжатия на каждом этапе и ее переустановку для сжатия на последующем этапе, при этом на первом этапе сжатие осуществляют в направлении оси Z заготовки по ее высоте с обеспечением пластического течения материала заготовки по ее оси Y перпендикулярно приложенному усилию и с ограничением деформации заготовки в направлении оси Х стенками канала матрицы, причем на втором этапе сжатие осуществляют в направлении оси Х заготовки с обеспечением пластического течения материала заготовки по ее оси Z и с ограничением деформации заготовки в направлении по оси Y заготовки, переустановку заготовки для третьего и каждого последующего нечетного этапа сжатия осуществляют с расположением ее по диагонали канала матрицы, сжатие на третьем этапе производят по оси Y заготовки с обеспечением в результате ее деформирования поворота осей Х и Z, на угол, близкий 45°, с получением новых осей Х1 и Z1 для ее сжатия на следующем этапе, а сжатие на каждом последующем нечетном этапе осуществляют с обеспечением аналогичного поворота осей заготовки, лежащих в плоскости, перпендикулярной прикладываемой нагрузке, при этом матрица указанного устройства имеет сквозной прямоугольный канал, разность между размерами сторон которого составляет 0,5-1%.The specified technical result is also achieved by the fact that in the method (option 2) of obtaining a material with an ultrafine-grained or submicrocrystalline structure by deformation with intensive plastic deformation, including sequentially compressing the workpiece in the channel of the matrix of the device for deformation processing, removing the workpiece after compression at each stage and its reinstallation for compression at a subsequent stage, while at the first stage, compression is carried out in the direction of the Z axis of the workpiece along its height with about providing the plastic flow of the workpiece material along its Y axis perpendicular to the applied force and limiting the deformation of the workpiece in the X axis direction by the walls of the matrix channel, and at the second stage, compression is carried out in the direction of the X axis of the workpiece with the plastic flow of the workpiece material along its Z axis and limiting deformation the workpiece in the direction along the Y axis of the workpiece, reinstalling the workpiece for the third and each subsequent odd stage of compression is carried out with its location along the diagonal of the matrix channel s, compression in the third stage is performed along the Y axis of the workpiece, ensuring, as a result of its deformation, the rotation of the X and Z axes by an angle close to 45 °, with obtaining new axes X 1 and Z 1 for compression in the next stage, and compression at each the next odd stage is carried out with a similar rotation of the axes of the workpiece lying in a plane perpendicular to the applied load, while the matrix of the specified device has a through rectangular channel, the difference between the sizes of the sides of which is 0.5-1%.
Кроме того, сжатие заготовки осуществляют с обеспечением пластического течения материала заготовки в двух противоположных направлениях перпендикулярно направлению приложения усилия.In addition, the compression of the workpiece is carried out with the plastic flow of the workpiece material in two opposite directions perpendicular to the direction of application of force.
Кроме того, сжатие заготовки осуществляют с обеспечением пластического течения материала заготовки в одном направлении перпендикулярно направлению приложения усилия.In addition, the compression of the workpiece is carried out with the plastic flow of the workpiece material in one direction perpendicular to the direction of application of force.
Кроме того, деформирование заготовки осуществляют двухсторонним сжатием.In addition, the deformation of the workpiece is carried out by bilateral compression.
Кроме того, осуществляют деформирование заготовок из стареющих сплавов, например, алюминиевых или никелевых, которые перед деформированием дополнительно подвергают закалке и последующему старению или перестариванию.In addition, they carry out the deformation of workpieces from aging alloys, for example, aluminum or nickel, which are additionally subjected to hardening and subsequent aging or over-aging before deformation.
Кроме того, последовательное по этапам сжатие заготовки осуществляют до достижения накопленной логарифмической деформации, величина которой составляет по меньшей мере 6, до получения требуемой структуры материала.In addition, the sequential compression of the workpiece in stages is carried out until the accumulated logarithmic deformation, the value of which is at least 6, is achieved until the desired material structure is obtained.
Кроме того, последовательное по этапам сжатие заготовки осуществляют со скоростью деформации в диапазоне 10-2-10-3 с-1.In addition, the sequential compression of the workpiece in stages is carried out with a strain rate in the range of 10 -2 -10 -3 s -1 .
Кроме того, последовательное по этапам сжатие заготовки осуществляют в изотермических условиях.In addition, the sequential compression of the workpiece in stages is carried out in isothermal conditions.
Кроме того, осуществляют последовательное сжатие заготовки, нагретой до температуры, которую определяют в зависимости от материала заготовки.In addition, carry out sequential compression of the workpiece, heated to a temperature that is determined depending on the material of the workpiece.
Кроме того, температуру заготовки и устройства для деформационной обработки на каждом следующем цикле деформирования снижают.In addition, the temperature of the workpiece and the device for deformation processing at each subsequent deformation cycle is reduced.
Кроме того, сжатие заготовки осуществляют при контролируемом изменении температуры заготовки и устройства для деформационной обработки.In addition, the compression of the workpiece is carried out with a controlled change in the temperature of the workpiece and the device for deformation processing.
Поставленную задачу решают последовательным деформированием материала заготовки по трем ее осям (X, Y, Z). На первом этапе деформация заготовки, установленной в центре полости устройства, осуществляют путем сжатия заготовки вдоль оси Z, ограничивая деформацию вдоль оси X, что приводит к удлинению заготовки в свободном направлении вдоль оси Y. По окончании деформирования заготовку выпрессовывают из матрицы. На втором этапе заготовку устанавливают в центре полости устройства, в результате этого пластическое течение материала заготовки происходит в двух противоположных направлениях по оси Z заготовки, перпендикулярно приложенному усилию по оси Х заготовки, деформация по оси Y ограничена стенками матрицы. По окончании второго этапа деформирования заготовку извлекают из матрицы и снова устанавливают в матрицу.The problem is solved by sequential deformation of the workpiece material along its three axes (X, Y, Z). At the first stage, the workpiece installed in the center of the cavity of the device is deformed by compressing the workpiece along the Z axis, limiting the deformation along the X axis, which leads to the elongation of the workpiece in the free direction along the Y axis. At the end of the deformation, the workpiece is pressed out of the matrix. At the second stage, the workpiece is installed in the center of the cavity of the device, as a result of which the plastic flow of the workpiece material occurs in two opposite directions along the Z axis of the workpiece, perpendicular to the applied force along the X axis of the workpiece, deformation along the Y axis is limited by the walls of the matrix. At the end of the second stage of deformation, the workpiece is removed from the matrix and again installed in the matrix.
На третьем этапе осуществляют сжатие заготовки по оси Y, по оси Х происходит удлинение заготовки (деформация по оси Z ограничена стенками матрицы). Три этапа деформирования завершают первый цикл, в результате которого заготовка была продеформирована вдоль трех основных осей, сохранив свою первоначальную форму.At the third stage, the workpiece is compressed along the Y axis, the workpiece is elongated along the X axis (deformation along the Z axis is limited by the matrix walls). Three stages of deformation complete the first cycle, as a result of which the workpiece was deformed along the three main axes, retaining its original shape.
Второй, третий и последующие циклы деформирования проводят для достижения суммарной истинной деформации 6 и более до получения требуемого размера зерна.The second, third and subsequent deformation cycles are carried out to achieve a total true deformation of 6 or more to obtain the desired grain size.
Для ужесточения условий деформирования, заготовку размещают в полости, образованной матрицей и двумя пуансонами, с касанием тремя ее вертикальными гранями трех вертикальных граней полости устройства, в результате этого пластическое течение возможно только в одну сторону в направлении, перпендикулярном направлению приложенного усилия. Схема же деформирования остается прежней.To tighten the deformation conditions, the workpiece is placed in a cavity formed by a matrix and two punches, with its three vertical faces touching the three vertical faces of the device cavity, as a result of which plastic flow is possible only in one direction in the direction perpendicular to the applied force. The deformation scheme remains the same.
Для предотвращения образования застойных зон и локализации деформации в материале заготовки в плоскостях, расположенных под углом в 45°, к приложенной нагрузке предложен второй вариант способа, в котором проводят регулярную замену осей деформирования. Заготовку располагают по диагонали канала матрицы и в результате ее деформирования, две оси, лежащие в плоскости, перпендикулярной прикладываемой нагрузке, поворачиваются на угол, близкий 45°.To prevent the formation of stagnant zones and localization of deformation in the workpiece material in planes located at an angle of 45 °, a second method is proposed for the applied load, in which the deformation axes are regularly replaced. The workpiece is placed diagonally on the matrix channel and, as a result of its deformation, two axes lying in a plane perpendicular to the applied load are rotated by an angle close to 45 °.
Представленные в изобретении три вида размещения заготовки в полости устройства можно использовать как по отдельности, так и в различных комбинациях.Presented in the invention are three types of placement of the workpiece in the cavity of the device can be used both individually and in various combinations.
Одна из схем деформирования (второй вариант способа) заготовки с регулярной заменой двух последующих осей деформирования выглядит следующим образом (при стандартном расположении главных осей заготовки фиг.1а).One of the schemes of deformation (the second variant of the method) of the workpiece with the regular replacement of the two subsequent axes of deformation is as follows (with a standard arrangement of the main axes of the workpiece figa).
1. Сжатие заготовки по оси Z с заданной степенью деформации е, поворот вокруг оси Z на 90°, поворот вокруг оси Y на 90°.1. Compression of the workpiece along the Z axis with a given degree of deformation e, rotation around the Z axis by 90 °, rotation around the Y axis by 90 °.
2. Сжатие заготовки по оси X, поворот вокруг оси Х на угол, близкий 45°, поворот вокруг оси Z на 90° (заготовка установлена по диагонали канала в матрице).2. Compression of the workpiece along the X axis, rotation around the X axis by an angle close to 45 °, rotation around the Z axis by 90 ° (the workpiece is installed along the diagonal of the channel in the matrix).
3. Сжатие заготовки по оси Y. Заменяем оси X, Z на новые оси деформирования X1, Z1 фиг.4а (оси X1 и Z1 повернуты на угол, близкий 45°, относительно осей Х и Z в плоскости X0Z). Поворачиваем заготовку вокруг оси Y на 90°, вокруг оси X1 на 90°.3. Compression of the workpiece along the Y axis. We replace the X, Z axes with the new deformation axes X 1 , Z 1 of Fig. 4a (the axes X 1 and Z 1 are rotated by an angle close to 45 ° relative to the X and Z axes in the X0Z plane). We rotate the workpiece around the Y axis 90 °, around the X 1 axis 90 °.
4. Сжатие заготовки по оси Z1, поворот вокруг оси Z1 на угол, близкий 45°, поворот вокруг оси Y на 90° (заготовка установлена по диагонали канала в матрице).4. Compression of the workpiece along the Z 1 axis, rotation around the Z 1 axis by an angle close to 45 °, rotation around the Y axis 90 ° (the workpiece is installed along the diagonal of the channel in the matrix).
5. Сжатие заготовки по оси X1, получаем новые оси деформирования Y1 и Z2. Поворот заготовки вокруг оси X1 на 90°, поворот вокруг оси Z2 на 90°.5. Compression of the workpiece along the axis X 1 , we obtain a new axis of deformation Y 1 and Z 2 . Rotate the workpiece around the axis X 1 90 °, rotation around the axis Z 2 90 °.
6. Сжатие заготовки по оси Y1, и поворот вокруг оси Y1 на угол, близкий 45°, поворот вокруг оси X1 на 90° (заготовка установлена по диагонали канала в матрице) и т.д.6. Compression of the workpiece along the Y-axis 1 , and rotation around the Y-axis 1 by an angle close to 45 °, rotation about the X-axis 1 by 90 ° (the workpiece is installed along the diagonal of the channel in the matrix), etc.
Деформирование заготовки продолжаем по приведенной выше схеме до достижения необходимой степени логарифмической деформации 6 и более до получения нужной структуры материала.We continue the deformation of the workpiece according to the above scheme until the necessary degree of logarithmic deformation of 6 or more is achieved until the desired material structure is obtained.
Использование предлагаемой схемы ИПД позволяет набрать деформацию, требуемую для получения УМЗ, СМК и даже НК структуры, проработать застойные зоны и получить однородное структурное состояние во всем объеме заготовки.Using the proposed IPD scheme allows you to collect the deformation required to obtain UFG, QMS and even NK structure, work out stagnant zones and get a homogeneous structural state in the entire volume of the workpiece.
Последовательное поэтапное деформирование заготовки проводят в диапазоне скоростей деформации (10-2÷10-3) с-1, при контролируемом изменении температуры. Последовательное поэтапное деформирование заготовки можно осуществлять в изотермических условиях. Последовательное поэтапное деформирование заготовки проводят при повышенной температуре, которая определяется материалом заготовки, при этом используют различные устройства для нагрева или охлаждения заготовок и штамповой оснастки, которые на чертежах не показаны. Для уменьшения градиента напряжений по заготовке в данном способе используют двухстороннее прессование.Successive gradual deformation of the workpiece is carried out in the range of strain rates (10 -2 ÷ 10 -3 ) s -1 , with a controlled change in temperature. Successive gradual deformation of the workpiece can be carried out in isothermal conditions. Successive gradual deformation of the workpiece is carried out at an elevated temperature, which is determined by the material of the workpiece, using various devices for heating or cooling the workpieces and die tooling, which are not shown in the drawings. To reduce the stress gradient across the workpiece, this method uses double-sided pressing.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами.The invention is illustrated by the following graphic materials.
Фиг.1a - расположение главных осей в заготовке до начала деформирования.Figa - the location of the main axes in the workpiece before the deformation.
Фиг.1б - главный вид устройства с центральным расположением заготовки до деформирования.Figb - the main view of the device with a central location of the workpiece before deformation.
1 - верхний пуансон1 - upper punch
4 - нижний пуансон4 - lower punch
2 - матрица2 - matrix
3 - заготовка3 - blank
Фиг.2 - вид сверху устройства с центральным расположением заготовки до деформирования.Figure 2 is a top view of the device with a Central location of the workpiece before deformation.
Фиг.3 - главный вид устройства с боковым расположением заготовки до деформирования.Figure 3 is a main view of the device with a lateral arrangement of the workpiece before deformation.
Фиг.4а - поворот двух последующих осей деформирования на 45°.Figa - rotation of the two subsequent axes of deformation by 45 °.
Фиг.4б - вид сверху устройства с диагональным расположением заготовки до деформирования.Figb is a top view of the device with a diagonal arrangement of the workpiece before deformation.
Фиг.5 - главный вид устройства после деформирования заготовки.5 is a main view of the device after deformation of the workpiece.
Фиг.6 - вид сверху устройства после деформирования заготовки.6 is a top view of the device after deformation of the workpiece.
Предлагаемый способ (варианты) осуществляют в устройстве, представленном на фиг.1б, фиг.2 и состоящем из матрицы (2) со сквозным прямоугольным каналом и двух пуансонов (1, 4). Размеры сторон канала матрицы выполнены с разницей друг от друга на 0,5÷1%.The proposed method (options) is carried out in the device shown in figb, fig.2 and consisting of a matrix (2) with a through rectangular channel and two punches (1, 4). The dimensions of the sides of the matrix channel are made with a difference from each other by 0.5 ÷ 1%.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
На первом этапе, в перечисленных ниже примерах, заготовку устанавливают в полости устройства, осуществляют ее двухстороннее прессование при комнатной температуре либо при температурах, указанных в примерах конкретного выполнения способа, и затем ее выпрессовывают. На втором этапе заготовку переустанавливают либо в центре, либо сбоку полости устройства, осуществляют ее деформирование при контролируемом изменении температуры, а затем ее выпрессовывают. На третьем этапе заготовку переустанавливают либо по центру, либо по краю полости устройства, либо по диагонали канала матрицы осуществляют ее деформирование, а затем ее выпрессовывают. И далее деформирование повторяют в зависимости от выбранного варианта способа.At the first stage, in the examples listed below, the workpiece is installed in the cavity of the device, it is double-sided pressed at room temperature or at the temperatures indicated in the examples of the specific method, and then it is pressed out. At the second stage, the workpiece is reinstalled either in the center or on the side of the cavity of the device, it is deformed with a controlled change in temperature, and then it is pressed out. At the third stage, the workpiece is reinstalled either in the center, or along the edge of the cavity of the device, or along the diagonal of the matrix channel, it is deformed, and then it is pressed out. And then the deformation is repeated depending on the selected method variant.
Примеры конкретного выполнения способаExamples of specific performance of the method
Пример 1.Example 1
Заготовка из алюминиевого сплава 1421 размером 22,4×22,2×15 мм3 была подвергнута закалке от температуры 450°С, а затем максимальному старению при температуре 200°С. Далее заготовка была 12 раз последовательно продеформирована (4 полных цикла) по трем осям (X, Y, Z). Деформирование проводилось с центральным расположением заготовки (фиг.1, 2). В первом цикле начальная температура заготовки и устройства для деформирования была равна 400°С, накопленная логарифмическая деформация 
Во втором цикле начальная температура заготовки и устройства составляла 350°С, 
Пример 2.Example 2
Заготовка из титана ВТ1-0 диаметром 20 мм и высотой 24 мм была подвергнута свободному последовательному деформированию по осям Z, X, Y при температуре 700°С. Накопленная логарифмическая деформация за три этапа (I цикл) составила 
Три этапа последовательного деформирования по осям Z, X, Y (II цикл) проводились при начальной температуре заготовки и устройства для деформирования 600°С. Накопленная логарифмическая деформация составила 
Третий цикл трехэтапного деформирования проводился при температуре 550°С. Накопленная логарифмическая деформация составила 
Четвертый цикл деформирования проводился при температуре 500°С. Накопленная логарифмическая деформация составила 
Пятый цикл деформирования проводился при температуре 450°С. Накопленная логарифмическая деформация составила 
Накопленная логарифмическая деформация за пять циклов составила 
Деформирование проводили при контролируемом изменении температуры со скоростью деформации ε≈10-3 с-1.The deformation was carried out at a controlled temperature change with a strain rate of ε≈10 -3 s -1 .
В результате данной обработки получена заготовка из технического титана ВТ1-0 с СМК структурой с размером зерна 0,3÷0,4 мкм. Свойства СМК титана, полученного в результате данной обработки, приведены в таблице.As a result of this processing, a billet of technical titanium VT1-0 with a QMS structure with a grain size of 0.3 ÷ 0.4 μm was obtained. The properties of the QMS of titanium obtained as a result of this treatment are shown in the table.
Пример 3.Example 3
Заготовка из титанового сплава ВТ6 диаметром 20 мм и высотой 24,8 мм была подвергнута свободному последовательному деформированию по трем осям Z, X, Y при температуре 800°С. Накопленная логарифмическая деформация за первый трехэтапный цикл составила 
Третий цикл деформирования проводился при температуре 600°С. На седьмом и восьмом этапах деформирование сжатием осуществлялось по осям Z и Х при центральном расположении заготовки (Фиг.1, 2). На девятом этапе сжатие по оси Y осуществлялось с диагональным расположением заготовки (Фиг.4). Оси Х и Z заменялись на оси X1 и Z1 поворотом на угол, близкий 45°. Накопленная логарифмическая деформация за третий цикл составила 
Четвертый и пятый трехэтапные циклы деформирования проводились при начальной температуре заготовки и устройства 550°С.The fourth and fifth three-stage deformation cycles were carried out at the initial temperature of the workpiece and device 550 ° C.
На десятом этапе сжатие осуществлялось по оси Z при центральном расположении заготовки (Фиг.1, 2).At the tenth stage, the compression was carried out along the Z axis with the central location of the workpiece (Fig.1, 2).
На одиннадцатом этапе сжатие по оси X1 осуществлялось с диагональным расположением заготовки (Фиг.4). Оси Y и Z1 заменялись на оси Y и Z2.At the eleventh stage, the compression along the axis X 1 was carried out with a diagonal arrangement of the workpiece (Figure 4). The Y and Z 1 axes were replaced on the Y and Z 2 axes.
На двенадцатом этапе - сжатие по оси Y1 при центральном расположении заготовки (Фиг.1, 2).At the twelfth stage - compression along the axis Y 1 with the central location of the workpiece (Fig.1, 2).
На тринадцатом этапе - сжатие по оси Z2. Замена осей X1 и Y1 на оси Х2 и Y2.At the thirteenth stage, compression along the Z 2 axis. Replacing the axes X 1 and Y 1 on the axis X 2 and Y 2 .
На четырнадцатом этапе - сжатие по оси Х2 с центральным расположением заготовки.At the fourteenth stage - compression along the X 2 axis with the central location of the workpiece.
На пятнадцатом этапе - сжатие по оси Y2 с центральным расположением заготовки.At the fifteenth stage, compression along the Y 2 axis with the central location of the workpiece.
Накопленная логарифмическая деформация за четвертый и пятый циклы составила 
Накопленная логарифмическая деформация за пять циклов составила 
Деформирование проводилось с контролируемым изменением температуры. Интервал снижения температуры был равен 50°С. В результате данной обработки была получена однородная СМК структура.The deformation was carried out with a controlled change in temperature. The temperature drop interval was 50 ° C. As a result of this processing, a homogeneous QMS structure was obtained.
Пример 4.Example 4
Заготовка размером 22,4×22,2×10 мм3 из алюминия высокой чистоты А99 была подвергнута многократному последовательному сжатию по трем осям (Z, X, Y) с боковым расположением заготовки (фиг.3) при комнатной температуре на первом, втором и всех последующих четных этапах деформирования в устройстве, состоящем из матрицы со сквозным каналом сечением 22,4×22,2 мм2 и двух пуансонов. Деформирование заготовки на нечетных этапах, начиная с третьего, проводилось с диагональным расположением заготовки (фиг.4) с заменой двух последующих осей деформирования поворотом их на угол, близкий к 45°. На последнем пятнадцатом этапе деформирование проводилось с боковым расположением заготовки (без поворота осей деформирования). Деформирование проводилось со скоростью деформации ε≈10-3 с-1. Накопленная логарифмическая деформация за пять циклов составила 
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125306/02A RU2334582C2 (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Method of obtaining material with ultra fine-grained or submicrocrystallic structure by deformation with maintaining of intense plastic deformation (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125306/02A RU2334582C2 (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Method of obtaining material with ultra fine-grained or submicrocrystallic structure by deformation with maintaining of intense plastic deformation (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006125306A RU2006125306A (en) | 2008-01-27 |
| RU2334582C2 true RU2334582C2 (en) | 2008-09-27 |
Family
ID=39109355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006125306/02A RU2334582C2 (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Method of obtaining material with ultra fine-grained or submicrocrystallic structure by deformation with maintaining of intense plastic deformation (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2334582C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467090C1 (en) * | 2011-09-20 | 2012-11-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Нижегородский Государственный Университет Им. Н.И. Лобачевского" | Method of producing articles from aluminium or magnesium alloys with nano- and sub micro crystalline structure, and articles made thereof (versions) |
-
2006
- 2006-07-13 RU RU2006125306/02A patent/RU2334582C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467090C1 (en) * | 2011-09-20 | 2012-11-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Нижегородский Государственный Университет Им. Н.И. Лобачевского" | Method of producing articles from aluminium or magnesium alloys with nano- and sub micro crystalline structure, and articles made thereof (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006125306A (en) | 2008-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2969296B1 (en) | Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys | |
| Lee et al. | Numerical and experimental investigations of constrained groove pressing and rolling for grain refinement | |
| RU2393936C1 (en) | Method of producing ultra-fine-grain billets from metals and alloys | |
| JP2021508764A (en) | High tough filamentous crystalline pure titanium and its manufacturing method | |
| JP2016503126A5 (en) | ||
| EP1438150B1 (en) | Device and method for producing microcrystalline materials | |
| WO2012173512A1 (en) | Method for manufacturing a hollow fan blade | |
| Semenova et al. | Nanostructured titanium alloys: New developments and application prospects | |
| Wang et al. | Severe plastic deformation techniques for bulk ultrafine-grained materials | |
| Zhang et al. | Influence of deformation parameters and network structure to the microstructure evolution and flow stress of TiBw/Ti64 composite | |
| CN106269971A (en) | The method that Compound Extrusion prepares micro-nano copper is reversed in a kind of multidirectional compression | |
| RU2334582C2 (en) | Method of obtaining material with ultra fine-grained or submicrocrystallic structure by deformation with maintaining of intense plastic deformation (versions) | |
| RU2388566C2 (en) | Method to produce titanium alloys with sub microcrystalline strain structure allowing intensive plastic strain | |
| CN109317679B (en) | Production method of aluminum alloy sheet | |
| KR101632024B1 (en) | Microstructure and texture control method of tantalum | |
| Salishchev et al. | Formation of submicrocrystalline structure in large size billets and sheets out of titanium alloys | |
| RU2315117C2 (en) | Method of deformation treatment of materials and device for realization of this method | |
| CN110814246B (en) | Forging process of titanium plate blank | |
| RU2436847C1 (en) | Procedure of deformation for production of blanks in sub-crystal and nano-structured state and device for its implementation | |
| CN114351069A (en) | Intermittent forging and heat treatment method for regulating and controlling near-beta titanium alloy deformation microtexture | |
| RU2418092C1 (en) | Procedure for fabrication of titanium work-pieces of polyhedral or round shape in nano structured state and device for deformation treatment of titanium work-pieces | |
| RU2202434C2 (en) | Method for deformation working of materials and apparatus for performing the same | |
| RU2251588C2 (en) | Method for making ultrafine-grain titanium blanks | |
| JP2020131195A (en) | Manufacturing method of high-strength rod-like magnesium alloy | |
| Almeida et al. | Hardness, Microstructure and Strain Distributions in Commercial Purity Aluminum Processed by Multi Directional Forging (MDF) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150714 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160510 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180714 |