RU2403206C1 - Method for obtaining nanocrystalline structure of material in pipe workpieces and device for its implementation - Google Patents
Method for obtaining nanocrystalline structure of material in pipe workpieces and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2403206C1 RU2403206C1 RU2009109554/02A RU2009109554A RU2403206C1 RU 2403206 C1 RU2403206 C1 RU 2403206C1 RU 2009109554/02 A RU2009109554/02 A RU 2009109554/02A RU 2009109554 A RU2009109554 A RU 2009109554A RU 2403206 C1 RU2403206 C1 RU 2403206C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- deformation
- stage
- rods
- billet
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к обработке металлов давлением с использованием интенсивной пластической деформации и предназначены для получения нанокристаллической структуры материалов с увеличенным уровнем механических свойств в трубных заготовках.The invention relates to the processing of metals by pressure using intense plastic deformation and is intended to obtain a nanocrystalline structure of materials with an increased level of mechanical properties in tube blanks.
Известен способ и устройство для структурообразования металлов при равноканальном угловом прессовании, содержащее узел для деформирования, имеющий два сообщенных канала, в одном из которых размещается заготовка, и узел для нагружения, при помощи которого проталкивают заготовку во второй канал, при этом каналы узла для деформирования расположены под углом один к другому и имеют одинаковые диаметры, равные диаметру заготовки [А.С. 492780 СССР, МКИ 3 G01N 3/00. Устройство для упрочнения материала давлением / В.М.Сегал, В.Я.Щукин (СССР). - 1924516/25-28: Заявлено 11.06.73. Опубл. 23.02.76. Бюл. 43].A known method and device for the structuring of metals with equal channel angular pressing, containing a site for deformation, having two communicated channels, one of which is placed the workpiece, and a site for loading, with which they push the workpiece into the second channel, while the channels of the site for deformation are at an angle to one another and have the same diameters equal to the diameter of the workpiece [A.S. 492780 USSR, MKI 3 G01N 3/00. Device for hardening material by pressure / V.M.Segal, V.Ya. Shchukin (USSR). - 1924516 / 25-28: Declared June 11, 73. Publ. 02/23/76. Bull. 43].
Известное техническое решение не позволяет подвергнуть равноканальному угловому деформированию сдвигом трубные заготовки вследствие возникновения потери устойчивости стенки заготовки.The known technical solution does not allow equal channel angular deformation by shear of the tube billet due to a loss of stability of the wall of the billet.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ изготовления крутоизогнутых изделий из трубных заготовок путем размещения в полости заготовки наполнителя, осадки торцов и сдвига соответствующих участков заготовки в направлении, перпендикулярном ее оси при создании в процессе изготовления давления в наполнителе, которое поддерживают постоянным путем регулирования количества наполнителя, а скорость сдвига выбирают в пределах 1…0,85 скорости осадки торцов и также поддерживают постоянной, при этом осуществляют сдвиг или срединной части заготовки относительно концевых, или сдвиг одного участка заготовки относительно другого (а.с. №1021060 СССР, МКИ3 B21D 9/00).The closest in technical essence and the achieved effect is a known method of manufacturing steeply curved products from tube billets by placing filler in the cavity of the preform, settling the ends and shifting the corresponding sections of the preform in the direction perpendicular to its axis when creating pressure in the filler during manufacture, which is maintained continuously regulation of the amount of filler, and the shear rate is chosen within 1 ... 0.85 of the upsetting speed of the ends and is also kept constant at that carry out a shift or the middle part of the workpiece relative to the end, or the shift of one section of the workpiece relative to another (AS No. 1021060 USSR, MKI3
Недостаток известного способа заключается в том, что деформация трубной заготовки, получаемая в процессе формоизменения, является недостаточной для образования нанокристаллической структуры материала заготовки.The disadvantage of this method is that the deformation of the tube stock obtained in the process of forming is insufficient for the formation of a nanocrystalline structure of the material of the workpiece.
Прототипом устройства для осуществления способа является устройство для гидравлической штамповки полых изделий со ступенчатой осью из трубных заготовок, включающее в себя разъемную матрицу, имеющую центральный подвижный вкладыш, состоящий из нажимного и опорного полувкладышей, а также пуансоны осевого сжатия трубной заготовки (а.с. №593768, кл. В21С 37/29, 1976).A prototype of a device for implementing the method is a device for hydraulic stamping of hollow products with a stepped axis from tube blanks, which includes a detachable matrix having a central movable liner, consisting of push and support half liners, as well as axial compression punches of the tube billet (A.S. No. 593768, CL B21C 37/29, 1976).
Известное устройство не позволяет реализовать предложенный способ ввиду того, что нажимной и опорный вкладыши не предназначены для реверсирования процесса сдвига центральной части заготовки.The known device does not allow to implement the proposed method due to the fact that the push and support liners are not designed to reverse the shear process of the central part of the workpiece.
Технический результат изобретения - получение нанокристаллической структуры металла в трубных заготовках путем циклического увеличения суммарной степени деформации сдвига в очаге пластической деформации заготовки при управлении жесткостью схемы напряженно-деформированного состояния деформируемого материала.The technical result of the invention is the production of a nanocrystalline metal structure in tube billets by cyclically increasing the total degree of shear strain in the center of plastic deformation of the workpiece by controlling the stiffness of the stress-strain state of the deformable material.
Для достижения этого технического результата полость заготовки заполняют наполнителем, осуществляют поэтапное деформирование заготовки осадкой торцов посредством перемещения осевых пуансонов и сдвигом ее срединной части относительно концевых участков в направлении, перпендикулярном ее оси, при этом на нечетном этапе деформирования в процессе сдвига создают постоянное давление в наполнителе, путем регулирования его количества, и постоянную скорость сдвига, выбираемую в пределах 1…0,85 скорости осадки торцов, в конце нечетного этапа деформирования заготовки прекращают осадку ее торцов, сохраняют герметичность полости заготовки, а на четном этапе осуществляют сдвиг срединной части заготовки в противоположном предыдущему этапу направлении до придания заготовке исходного прямолинейного состояния, при этом обеспечивают заданное соотношение скоростей сдвига срединной зоны заготовки в пределах 1…1,15 скорости перемещения осевых пуансонов, поворачивают заготовку на угол относительно ее оси, далее осуществляют нечетный этап деформирования, при этом на нечетном этапе деформирования сдвиг срединной части заготовки осуществляют в направлении, совпадающем с его направлением на четном этапе деформирования.To achieve this technical result, the preform cavity is filled with filler, stepwise deformation of the preform is carried out by the end faces by moving axial punches and shifting its middle part relative to the end sections in a direction perpendicular to its axis, while at the odd stage of deformation during shear, constant pressure is created in the filler, by adjusting its quantity, and a constant shear rate, chosen within the range of 1 ... 0.85 of the upsetting speed of the ends, at the end of the odd stage d deformation of the workpiece stops the upsetting of its ends, maintains the tightness of the cavity of the workpiece, and at an even stage, shift the middle part of the workpiece in the opposite direction to the previous step to give the workpiece an initial rectilinear state, while providing a predetermined ratio of shear rates of the middle zone of the workpiece in the
А устройство содержит разъемную матрицу в виде верхней и нижней полуматриц с центральным отверстием, центральный вкладыш в виде нажимного и опорного полувкладышей, размещенный в центральном отверстии разъемной матрицы с образованием каналов, пуансоны осевого сжатия трубной заготовки, гидроцилиндры со штоками, размещенные в упомянутых каналах стержни, форма сечения которых соответствует форме сечения трубной заготовки, гидроцилиндры со штоками, оси которых перпендикулярны осям стержней, причем торцы стержней с одной стороны имеют возможность взаимодействия с поверхностью заготовки, а с другой стороны - со штоками упомянутых гидроцилиндров, при этом стержни и гидроцилиндры размещены попарно в каналах верхней и нижней полуматриц.And the device comprises a detachable matrix in the form of upper and lower half-matrices with a central hole, a central liner in the form of a pressure and support half-liners, placed in the central hole of the detachable matrix with the formation of channels, axial compression punches of the tube stock, hydraulic cylinders with rods, rods placed in the said channels, the cross-sectional shape of which corresponds to the cross-sectional shape of the pipe billet, hydraulic cylinders with rods whose axes are perpendicular to the axes of the rods, and the ends of the rods on one side have the possibility of interaction with the surface of the workpiece, and on the other hand with the rods of the aforementioned hydraulic cylinders, while the rods and hydraulic cylinders are placed in pairs in the channels of the upper and lower half-matrices.
На прилагаемых чертежах приведена сущность предложенного способа и схема устройства для его осуществления.The accompanying drawings show the essence of the proposed method and a diagram of a device for its implementation.
Фиг.1. Исходное положение трубной заготовки перед выполнением первого, нечетного этапа деформирования трубной заготовки;Figure 1. The initial position of the pipe billet before performing the first, odd stage of deformation of the pipe billet;
Фиг.2. Сечение А-А фиг.1;Figure 2. Section AA of FIG. 1;
Фиг.3. Сечение Б-Б фиг.1;Figure 3. Section BB of FIG. 1;
Фиг.4. Конечное положение первого, нечетного этапа деформирования трубной заготовки с реализацией деформации сдвига в очаге пластической деформации;Figure 4. The final position of the first, odd stage of deformation of the tube stock with the implementation of shear deformation in the center of plastic deformation;
Фиг.5. Исходное положение трубной заготовки перед вторым, четным этапом деформирования трубной заготовки;Figure 5. The initial position of the pipe billet before the second, even stage of deformation of the pipe billet;
Фиг.6. Конечное положение второго, четного этапа деформирования заготовки;6. The final position of the second, even stage of deformation of the workpiece;
Фиг.7. Пример выполнения поворота трубной заготовки на некоторый угол вокруг своей оси перед реализацией третьего, нечетного этапа деформирования трубной заготовки;7. An example of a rotation of a pipe billet at a certain angle around its axis before the implementation of the third, odd stage of deformation of the pipe billet;
Фиг.8. Исходное положение устройства и трубной заготовки перед выполнением первого, четного этапа деформирования трубной заготовки;Fig. 8. The initial position of the device and the tube stock before performing the first, even stage of deformation of the tube stock;
Фиг.9. Сечение В-В фиг.8.;Fig.9. Section B-B of Fig. 8 .;
Фиг.10. Сечение Г-Г фиг.8;Figure 10. Section G-G of Fig. 8;
Фиг.11. Положение устройства и деформированной трубной заготовки на заключительном этапе выполнения первого, нечетного этапа деформирования;11. The position of the device and the deformed tube billet at the final stage of the first, odd stage of deformation;
Фиг.12. Начальное положение устройства и деформированной трубной заготовки перед выполнением второго, четного этапа деформирования заготовки;Fig. 12. The initial position of the device and the deformed tube billet before performing the second, even stage of billet deformation;
Фиг.13. Конечное положение устройства и деформированной трубной заготовки в конце второго, четного этапа деформирования трубной заготовки перед выполнением третьего, нечетного этапа деформирования;Fig.13. The final position of the device and the deformed tube billet at the end of the second even stage of the tube billet deformation before the third, odd stage of deformation;
Фиг.14. Конечное положение устройства и деформированной трубной заготовки в конце третьего, нечетного этапа деформирования трубной заготовки;Fig.14. The final position of the device and the deformed tube billet at the end of the third, odd stage of tube billet deformation;
Реализация способа получения нанокристаллической структуры в трубных заготовках и работа устройства осуществляются следующим образом.The implementation of the method of obtaining a nanocrystalline structure in tube blanks and the operation of the device are as follows.
Трубную заготовку 1 (фиг.1) устанавливают в ручей штампа, состоящего из неподвижных верхней 2 и нижней 3 полуматриц, имеющих плоскость разъема, перпендикулярную плоскости чертежа. В центральное отверстие полуматрицы 2 сверху вводят верхний полувкладыш 4 до соприкосновения с поверхностью трубной заготовки 1. Снизу с заготовкой 1 контактирует нижний полувкладыш 5. В сомкнутом положении силами F полувкладыши 4 и 5 образуют подвижный вкладыш, канал которого охватывает заготовку 1. На боковых гранях полувкладыша 4 выполнены полуканалы (фиг.2), например, полукруглой формы, а на полувкладыше 5 (фиг.3) - выступы, также полукруглой формы, контактирующие с соответствующими каналами, выполненными на нижней полуматрице 3.Tubular billet 1 (figure 1) is installed in the stream of the stamp, consisting of a fixed upper 2 and lower 3 half-matrices having a plane of the connector perpendicular to the plane of the drawing. The upper half-
Установив трубную заготовку в ручье штампа, начинают первый, нечетный этап ее деформирования. Для этого сообщают встречное синхронное перемещение осевым пуансонам 6 и 7, обеспечивая их силовой контакт с торцами заготовки, осуществляя при этом герметизацию ее полости. После этого перемещение осевых пуансонов прекращают. Затем через осевые каналы, выполненные в пуансонах 6 и 7, из полости заготовки удаляют воздух, заполняя ее полость наполнителем, например машинным маслом, нагнетаемым источником высокого давления, например мультипликатором (не показан), гидравлически связанным, например, с каналом осевого пуансона 6. Удалив воздух из полости заготовки 1, перекрывают канал осевого пуансона 7, в полость заготовки 1 от источника высокого давления добавляют наполнитель, создавая определенное гидростатическое давление q. Затем осевым пуансонам 6 и 7 сообщают встречное синхронное перемещение навстречу друг другу. Одновременно сообщают перемещение вниз с силой Р (Р<F) подвижному вкладышу, обеспечивая заданное соотношение скоростей между перемещающимися осевыми пуансонами 6 и 7 и вкладышем.Having installed the tube billet in the die stream, they begin the first, odd stage of its deformation. To do this, counter synchronous movement is reported to
Под действием осевых сил Q (фиг.4), прикладываемых к заготовке 1 пуансонами 6 и 7, высокого гидростатического давления наполнителя q в полости заготовки и нагрузки Р со стороны подвижного вкладыша осуществляют деформирование трубной заготовки в -образный крутоизогнутый полуфабрикат 8. На заключительной стадии первого, нечетного этапа деформирования заготовки прекращают встречное перемещение осевых пуансонов 6, 7 и перемещение вниз подвижного вкладыша. Приступают к выполнению следующего, четного этапа деформирования заготовки. Для этого уменьшают силы Q осевых пуансонов 6 и 7 до величины Q' (фиг.5), достаточной для герметизации полости полуфабриката 8 и сохранения в ней высокого гидростатического давления q, прекращая тем самым осадку торцов заготовки. Затем силу F (фиг.4) увеличивают до величины Р' (фиг.5), а силу Р (фиг.4) снижают до величины силы F (фиг.5). Далее сообщают перемещение вверх подвижному вкладышу и синхронное с ним перемещение друг от друга осевым пуансонам 6 и 7, выдерживая заданное соотношение скоростей между подвижным вкладышем и осевыми пуансонами. При этом под действием силы Р' и высокого гидростатического давления q -образный крутоизогнутый полуфабрикат деформируют в первоначальную прямолинейную форму исходной заготовки (фиг.6), удваивая тем самым эквивалентную деформацию, получаемую материалом трубной заготовки. На этом заканчивают четный этап деформирования заготовки.Under the action of axial forces Q (Fig. 4), applied to the
Далее формоизменение заготовки вновь может быть продолжено по схеме реализации нечетного этапа деформирования или, для повышения эффективности создания нанокристаллической структуры материала заготовки, перед выполнением нечетного этапа деформирования заготовку разворачивают на некоторый угол, например 90°, угол относительно ее оси и затем осуществляют реализацию нечетного этапа деформирования.Further, the preform shaping can again be continued according to the scheme for implementing the odd stage of deformation, or, to increase the efficiency of creating a nanocrystalline structure of the preform material, before performing the odd stage of deformation, the preform is turned at a certain angle, for example, 90 °, an angle relative to its axis and then the odd stage of deformation is realized .
Разворот заготовки относительно ее оси осуществляют, например, после завершения четного этапа деформирования следующим образом. После придания заготовке вновь прямолинейной формы в ее полости сбрасывают высокое гидростатическое давление до атмосферного (при этом происходит уменьшение диаметра трубной заготовки на величину упругой составляющей деформации), а осевым пуансонам 6 и 7 сообщают перемещение в одну сторону, например влево по стрелке А (фиг.7). При этом трубная заготовка выталкивается из подвижного вкладыша и полуматриц 2 и 3, обеспечивая необходимые условия для ее поворота на некоторый угол вокруг своей оси по стрелке М относительно первоначального положения. Возврат заготовки в исходное положение перед деформированием осуществляют перемещением осевых пуансонов в исходное положение, то есть путем их перемещения вправо.The turn of the workpiece relative to its axis is carried out, for example, after completing an even stage of deformation as follows. After giving the billet a rectilinear shape again in its cavity, high hydrostatic pressure is released to atmospheric pressure (in this case, the diameter of the tube billet is reduced by the amount of the elastic component of the deformation), and
Сила Р', прикладываемая к центральной зоне деформируемого -образного полуфабриката на четном этапе его деформирования, значительно превышает силу Р нечетного этапа ее формоизменения вследствие пассивного участия, в данном случае, в деформировании заготовки осевых пуансонов, необходимости преодоления сил трения, возникающих между заготовкой и поверхностями устройства, а также преодоления тянущей силы, направленной навстречу силе Р' и возникающей вследствие разницы площадей контакта трубной заготовки, в полости которой находится наполнитель под давлением q, с полувкладышами 4 и 5, показанных на фиг.2 и 3.Force P 'applied to the central zone of the deformable -shaped semi-finished product at an even stage of its deformation, significantly exceeds the force P of the odd stage of its shaping due to passive participation, in this case, in the deformation of the workpiece of the axial punches, the need to overcome the friction forces arising between the workpiece and the surfaces of the device, as well as to overcome the pulling force directed towards the force P 'and arising due to the difference in the contact areas of the tube stock, in the cavity of which there is a filler under pressure q, with half-
Для повышения интенсивности и равномерности формирования нанокристаллической структуры материала в окружном направлении по сечениям заготовки на нечетном этапе деформирования сдвиг срединной части заготовки осуществляют в направлении, совпадающем с его направлением на четном этапе деформирования.To increase the intensity and uniformity of the formation of the nanocrystalline structure of the material in the circumferential direction along the workpiece sections at the odd stage of deformation, the shift of the middle part of the workpiece is carried out in the direction coinciding with its direction at the even stage of deformation.
Для этого трубную заготовку 9 (фиг.8) устанавливают в устройство, имеющее ручей, образованный неподвижной верхней 10 и нижней 11 полуматрицами, имеющими плоскость разъема, перпендикулярную плоскости чертежа. В центральное отверстие полуматрицы 10 сверху вводят верхний полувкладыш 12 до соприкосновения с поверхностью трубной заготовки 9. Снизу с заготовкой 9 контактирует нижний полувкладыш 13. В сомкнутом силами F положении полувкладыши 12 и 13 образуют подвижный вкладыш, канал которого охватывает заготовку 9. На боковых гранях полувкладышей 12 и 13 выполнены полуканалы (фиг.9), например, полукруглой формы. Аналогичные каналы выполнены в центральных отверстиях полувкладышей 10 и 11 (фиг.8), образующие в сечениях В-В и Г-Г с полуканалами полувкладышей 12 и 13 отверстия 13, 14, 15 и 16, имеющие диаметр, равный наружному диаметру трубной заготовки 9 (фиг.9, 10). В отмеченные отверстия помещены цилиндрические стержни 17, 18, 19 и 20, контактирующие противоположно расположенными от трубной заготовки торцами с плоскими лысками, выполненными на цилиндрических штоках 21, 22, 23 и 24. Противоположные торцы стержней 17, 18, 19 и 20, обращенные к заготовке 9, имеют полукруглую форму и охватывают наружную поверхность трубной заготовки 9, сводя к минимуму поверхность трубной заготовки, не охваченную жесткими поверхностями устройства. Каждый из штоков 21, 22, 23 и 24 жестко связан со своим поршнем, который размещен в гидроцилиндрах. В исходном положении штоки устройства сведены навстречу друг к другу, контактируя с вкладышами 12 и 13, как показано на фиг.8.For this, the tube billet 9 (Fig. 8) is installed in a device having a stream formed by a fixed upper 10 and lower 11 half-matrix having a plane of the connector perpendicular to the plane of the drawing. The upper half-
Установив трубную заготовку 9 в ручье устройства, начинают первый, нечетный этап ее деформирования. Для этого сообщают встречное синхронное перемещение осевым пуансонам 25 и 26, обеспечивая их силовой контакт с торцами заготовки и герметизируя тем самым ее полость. После этого перемещение осевых пуансонов прекращают. Затем через осевые каналы, выполненные в пуансонах, из полости заготовки удаляют воздух и заполняют ее полость наполнителем, например машинным маслом, нагнетаемым источником высокого давления, например мультипликатором (не показан), гидравлически связанным, например, с каналом осевого пуансона 25. Удалив воздух из полости заготовки 9, перекрывают канал, например, осевого пуансона 26, а в полость заготовки 9 от источника высокого давления добавляют наполнитель, создавая определенное гидростатическое давление q.Having installed the
Затем выполняют нечетный, первый этап деформирования заготовки. При этом штоки 23 и 24 отводят друг от друга, а осевым пуансонам 25 и 26 сообщают встречное синхронное перемещение навстречу друг другу. Одновременно сообщают перемещение вниз с силой Р (Р<F) подвижному вкладышу, обеспечивая заданное соотношение скоростей между перемещающимися осевыми пуансонами 25, 26 и вкладышем.Then, the odd, first stage of deformation of the workpiece is performed. In this case, the
Под действием осевых сил Q (фиг.11), прикладываемых к заготовке 9 пуансонами 25 и 26, высокого гидростатического давления наполнителя q в полости заготовки и нагрузки Р со стороны подвижного вкладыша осуществляют деформирование трубной заготовки в -образный крутоизогнутый полуфабрикат 31.Under the action of axial forces Q (Fig. 11), applied to the
На заключительной стадии первого, нечетного этапа деформирования заготовки прекращают встречное перемещение осевых пуансонов 25, 26 и перемещение вниз подвижного вкладыша. Приступают к выполнению следующего, четного этапа деформирования заготовки. Для этого уменьшают силы Q осевых пуансонов 25 и 26 до величины Q' (фиг.12), достаточной для герметизации полости полуфабриката 27 и сохранения в ней высокого гидростатического давления q, прекращая тем самым осадку торцов заготовки. Затем силу F (фиг.11) увеличивают до величины Р' (фиг.12), а силу Р (фиг.11) снижают до величины силы F (фиг.12). Далее сообщают перемещение вверх подвижному вкладышу и синхронное с ним перемещение друг от друга осевым пуансонам 25 и 26, выдерживая заданное соотношение скоростей между подвижным вкладышем и осевыми пуансонами. При этом под действием силы Р' и высокого гидростатического давления q -образный крутоизогнутый полуфабрикат деформируют в первоначальную прямолинейную форму исходной заготовки (фиг.13), удваивая тем самым эквивалентную деформацию, получаемую материалом трубной заготовки. На этом заканчивают четный этап деформирования заготовки. При этом стержни 19, 20 и штоки 23, 24 устройства возвращают в исходное положение (фиг.8).At the final stage of the first, odd stage of deformation of the workpiece, the oncoming movement of the
Далее, в зависимости от требуемой степени измельчения зерен материала или получения требуемой степени разориентировки межзеренных границ материала трубной заготовки или иных задач, деформирование заготовки может быть продолжено по нескольким сценариям.Further, depending on the required degree of grinding of the grains of the material or obtaining the required degree of misorientation of the grain boundaries of the pipe billet material or other tasks, the deformation of the billet can be continued according to several scenarios.
Во-первых, следующий, нечетный этап деформирования заготовки может заключаться в дальнейшем сдвиге вверх срединной зоны заготовки (фиг.14) относительно положения, достигнутого на четном этапе деформирования, показанного на фиг.13. Для этого штоки 21 и 22 отводят друг от друга, реверсируют перемещение осевых пуансонов 25 и 26, прикладывая к ним осевую нагрузку Q. Одновременно продолжают перемещать вверх подвижный вкладыш, выдерживая заданное соотношение скоростей между осевыми пуансонами и вкладышем. Данный этап заканчивают при получении, например, зеркальной относительно предыдущей, ступенчатой формы -образного полуфабриката. Дальнейшее деформирование ступенчатого полуфабриката, то есть четный этап, может заключаться в формоизменении полуфабриката со ступенчатой осью в полуфабрикат с прямолинейной осью, по ранее описанной схеме деформирования.Firstly, the next, odd stage of deformation of the workpiece can consist in a further upward shift of the middle zone of the workpiece (Fig. 14) relative to the position achieved in the even stage of deformation shown in Fig. 13. To do this, the
В данном случае, за счет обеспечения, в первом приближении, одинаковых суммарных деформаций материала в вогнутых и выпуклых радиусах колен трубной заготовки, получаемых в сумме на четном и нечетном этапах деформирования, обеспечивается более равномерное распределение нанокристаллической структуры по радиальным сечениям межколенных зон полуфабриката.In this case, by providing, to a first approximation, the same total deformations of the material in the concave and convex radii of the knees of the pipe billet, obtained in total at the even and odd stages of deformation, a more uniform distribution of the nanocrystalline structure over the radial sections of the inter-knee zones of the semi-finished product is ensured.
Во-вторых, следующий, нечетный этап деформирования заготовки может заключаться в выполнении сдвига срединной зоны заготовки вниз с предварительным разворотом заготовки на некоторый угол вокруг ее первоначального положения, например, так, как показано на фиг.7. Затем формоизменение заготовки вновь может быть продолжено по схеме реализации четного этапа деформирования.Secondly, the next, odd stage of deformation of the workpiece can consist in performing a shift of the middle zone of the workpiece down with a preliminary turn of the workpiece by a certain angle around its initial position, for example, as shown in Fig.7. Then the preform shaping can again be continued according to the scheme of the even deformation stage.
При этом количество этапов деформирования трубной заготовки и их последовательность выполнения определяются целями и задачами практики.Moreover, the number of stages of deformation of the pipe billet and their sequence of implementation are determined by the goals and objectives of the practice.
Дополнительным резервом повышения эффективности создания нанокристаллической структуры материала заготовки по предложенному способу является возможность управления схемой напряженно-деформированного состояния материала в очагах пластической деформации, расположенных в коленных зонах деформируемой заготовки под углами α=π/4 (фиг.4) к первоначальной оси заготовки. Это реализуется путем управления относительными скоростями перемещения осевых пуансонов и подвижной матрицы. Например, на нечетном этапе деформирования заготовки уменьшение скорости перемещения подвижной матрицы (Vм) по сравнению со скоростью перемещения осевых пуансонов (Vп), ориентировочно до величины 0,85 от скорости перемещения осевых пуансонов, (т.е. Vм/Vп≥0,85) позволяет наложить на очаг пластической деформации заготовки дополнительные сжимающие напряжения, повышающие пластичность материала. И наоборот, на четном этапе деформирования заготовки, увеличение скорости перемещения подвижной матрицы на величину, составляющую ориентировочно до 1,15 от скорости перемещения осевых пуансонов, создает тот же эффект повышения пластичности материала в очаге пластической деформации. Помимо интенсификации образования нанокристаллической структуры материала заготовки это позволяет подвергнуть обработке трубные заготовки, имеющие пониженную, в обычных условиях, пластичность материала.An additional reserve for increasing the efficiency of creating a nanocrystalline structure of the workpiece material according to the proposed method is the ability to control the scheme of the stress-strain state of the material in the centers of plastic deformation located in the knee zones of the wrought workpiece at angles α = π / 4 (Fig. 4) to the initial axis of the workpiece. This is realized by controlling the relative velocities of the axial punches and the movable matrix. For example, at an odd stage of deformation of the workpiece, a decrease in the speed of movement of the movable matrix (Vm) compared to the speed of movement of the axial punches (Vp), approximately up to a value of 0.85 of the speed of movement of the axial punches, (i.e. ) allows you to impose additional compressive stresses on the plastic deformation zone of the workpiece, which increase the ductility of the material. Conversely, at an even stage of deformation of the workpiece, an increase in the speed of movement of the movable matrix by an amount approximately up to 1.15 of the speed of movement of the axial punches creates the same effect of increasing the ductility of the material in the center of plastic deformation. In addition to intensifying the formation of the nanocrystalline structure of the workpiece material, this allows us to treat tube blanks having a reduced, under normal conditions, material ductility.
Диапазон применения предложенных способа и устройства не ограничивается получением нанокристаллической структуры материала трубных заготовок круглого сечения, а может быть расширен на формирование нанокристаллической структуры материала трубных заготовок, имеющих поперечные сечения в виде квадрата, прямоугольника и иных сечений, отличных от круглого.The range of application of the proposed method and device is not limited to obtaining the nanocrystalline structure of the material of the tube blanks of circular cross section, but can be expanded to form the nanocrystalline structure of the material of the tube blanks having cross sections in the form of a square, rectangle, or other cross-sections other than round.
Применение предложенного способа и устройства для его осуществления позволяет реализовать не только равноканальное прессование трубных заготовок с различной формой поперечных сечений, но и управлять формированием повышенных механических свойств материала трубных полуфабрикатов, обеспечивая при этом высокие производительность труда и качество нанокристаллической структуры.The application of the proposed method and device for its implementation allows us to implement not only equal channel pressing of tube blanks with various cross-sectional shapes, but also to control the formation of increased mechanical properties of the tube material semi-finished products, while ensuring high labor productivity and the quality of the nanocrystalline structure.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109554/02A RU2403206C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Method for obtaining nanocrystalline structure of material in pipe workpieces and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009109554/02A RU2403206C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Method for obtaining nanocrystalline structure of material in pipe workpieces and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009109554A RU2009109554A (en) | 2010-09-27 |
RU2403206C1 true RU2403206C1 (en) | 2010-11-10 |
Family
ID=42939788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009109554/02A RU2403206C1 (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Method for obtaining nanocrystalline structure of material in pipe workpieces and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2403206C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660497C2 (en) * | 2016-12-14 | 2018-07-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет", (ФГАОУ ВО КФУ) | Method of plastic structure formation of metals in intensive plastic deformation and a device for its implementation |
-
2009
- 2009-03-16 RU RU2009109554/02A patent/RU2403206C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660497C2 (en) * | 2016-12-14 | 2018-07-06 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет", (ФГАОУ ВО КФУ) | Method of plastic structure formation of metals in intensive plastic deformation and a device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009109554A (en) | 2010-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101873900B (en) | Method for producing seamless large-diameter pipes | |
CN101060949A (en) | Method for manufacturing steering rack | |
Zhu et al. | Thickening of cup sidewall through sheet-bulk forming with controllable deformation zone | |
RU2403206C1 (en) | Method for obtaining nanocrystalline structure of material in pipe workpieces and device for its implementation | |
RU2491147C2 (en) | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part | |
RU2189883C1 (en) | Method for structure formation of metals at intensive plastic deformation and apparatus for performing the same | |
Cazac et al. | Design and Implementation of a Device for Nanostructuring of Metallic Materials by Multiaxial Forging Method | |
RU2570268C1 (en) | Method of plastic structuring of metal | |
RU2352417C2 (en) | Pressing method of profiles and matrix for implementation of current method | |
RU2414319C1 (en) | Method of metal forming | |
RU2417852C2 (en) | Device for hydraulic forging of t-joints | |
RU2456111C1 (en) | Method of forming ultra-fine-grained structure in billets from metal and alloys | |
RU2502574C2 (en) | Method of forging bellows form tube billets | |
RU2415730C1 (en) | Metal forming device | |
RU2348478C2 (en) | Method of t-branch type details shaping of, for instance, bodies of water- and heat-counters made of tubular billet by means of hydraulic forging | |
RU2312727C2 (en) | Method for making bent products of short thick-wall tubes in die set | |
RU2686503C1 (en) | Method for combined pipe ends upsetting | |
RU2492957C1 (en) | Method of metal plastic structure formation and device to this end | |
RU2462327C2 (en) | Method of making metal sleeves with gradient-hardened structure | |
RU2686704C1 (en) | Method of producing long-axis articles | |
RU2693280C2 (en) | Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece | |
RU2814838C1 (en) | Die for pre-stressing of elongated billets | |
RU2491144C2 (en) | Method of producing hollow cylindrical articles | |
RU2208492C2 (en) | Method for making hollow parts with branches | |
RU2380188C1 (en) | Method for production of pipes with profiled tips |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140317 |