RU2457055C2

RU2457055C2 - Method of metal hydroextrusion

Info

Publication number: RU2457055C2
Application number: RU2010129750/02A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Петрович Свиридов (RU); Дмитрий Петрович Свиридов; Борис Александрович Ульянов (RU); Борис Александрович Ульянов; Артем Викторович Бадеников (RU); Артем Викторович Бадеников; Олег Петрович Муссакаев (RU); Олег Петрович Муссакаев; Иван Александрович Семенов (RU); Иван Александрович Семенов
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-07-27
Also published as: RU2010129750A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention aims at increasing yield and mechanical properties of extruded articles. Billet and extruded article are simultaneously compressed pressure exceeding metal breaking point to produce pressure difference on extrusion piston side. Billet and extrusion hole in conical female die are lubed by working fluid wedge. Method comprises also compressing and extruding metal by piston via taped female die hole.

EFFECT: longer extruded article composite part, ruled out cracks and scours.

1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке металлов давлением.The invention relates to metallurgy, in particular to the processing of metals by pressure.

В («Технология металлов» Кнозов Б.В. и др. // М.: Металлургия, 1978, стр.836-837) описан способ экструзионной обработки металлов давлением - прессованием, заключающийся в выдавливании металла через отверстие. Металл при этом подогревают до тестообразного состояния.In (“Technology of metals” KNozov B.V. et al. // M .: Metallurgy, 1978, pp. 836-837) describes a method of extrusion processing of metals by pressure - pressing, which consists in extruding metal through an opening. The metal is heated to a pasty state.

Достоинство описанного способа состоит в возможности повышения механических свойств металла и измельчении кристаллов его микроструктуры.The advantage of the described method lies in the possibility of increasing the mechanical properties of the metal and grinding crystals of its microstructure.

Недостатком способа является то, что затруднено получение качественного экструдата без трещин и задиров.The disadvantage of this method is that it is difficult to obtain a high-quality extrudate without cracks and scoring.

Из патента №2040585 (RU МПК⁶, C22F 1/06, опубл. 25.07.1995) известен способ обработки магниевых сплавов, включающий горячую деформацию, в котором с целью снижения анизотропии и повышения механических свойств горячую деформацию осуществляют при 200-400°C, а затем проводят гидроэкструзию при 40-150°C со степенью деформации 15-40%.From patent No. 2040585 (RU IPC ⁶ , C22F 1/06, publ. 07.25.1995) a method for processing magnesium alloys is known, including hot deformation, in which, in order to reduce anisotropy and improve mechanical properties, hot deformation is carried out at 200-400 ° C, and then hydroextruded at 40-150 ° C with a degree of deformation of 15-40%.

Данный способ обработки эффективно повышает прочность на 20-40% при одновременном снижении анизотропии механических свойств с 10-20 до 0,8-2,6%, т.е. эффективно упрочняет известные магниевые сплавы и приводит к снижению анизотропии свойств не зависимо от природы (гомогенной или гетерогенной) этих сплавов.This processing method effectively increases the strength by 20-40% while reducing the anisotropy of the mechanical properties from 10-20 to 0.8-2.6%, i.e. effectively hardens known magnesium alloys and leads to a decrease in the anisotropy of properties regardless of the nature (homogeneous or heterogeneous) of these alloys.

Наиболее близким (прототип) по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является известный из патента №1605365 (RU МПК⁵, B21C 23/22, опубл. 15.05.1994) способ гидроэкструзионной обработки металлов путем прессования на прессе. Способ включает нагрев до температуры 520°C, который осуществляют в индукторе. В качестве рабочей жидкости используют касторовое масло, нагретое до 30-35°C.The closest (prototype) in technical essence and the achieved result to the proposed method is known from patent No. 1605365 (RU IPC ⁵ , B21C 23/22, publ. 05/15/1994) a method of hydro-extrusion processing of metals by pressing on a press. The method includes heating to a temperature of 520 ° C, which is carried out in an inductor. Castor oil heated to 30-35 ° C is used as the working fluid.

Скорость плунжера пресса составляет 10 мм/с. Пруток 30 мм выдавливают через коническую матрицу (фильеру) с углом 70° при вершине конуса.The speed of the press plunger is 10 mm / s. A rod of 30 mm is extruded through a conical matrix (die) with an angle of 70 ° at the top of the cone.

Задачей этого изобретения является повышение выхода годного при экструдировании композиционной заготовки за счет увеличения длины используемой композиционной части экструдата, а также снижение энергоемкости применяемого для экструдирования оборудования.The objective of this invention is to increase the yield when extruding a composite billet by increasing the length of the used composite part of the extrudate, as well as reducing the energy intensity of the equipment used for extrusion.

В известных способах экструдирования заготовку подвергают весьма высокому давлению, а экструдат находится под атмосферным давлением. Это, по-видимому, основная причина растрескивания экструдата.In known extrusion processes, the preform is subjected to very high pressure, and the extrudate is at atmospheric pressure. This is apparently the main reason for the cracking of the extrudate.

В описанных аналогах патентуемого способа показано, что усилие выдавливания передается на заготовку через жидкость, которая, обступая заготовку со сторон поршня и стенок цилиндра, решает вопрос о трении заготовки о стенки цилиндра, а также сжимает заготовку со всех сторон, переводя ее в более пластичное состояние.In the described analogues of the patented method, it is shown that the extrusion force is transmitted to the workpiece through a liquid, which, surrounding the workpiece from the piston and cylinder walls, solves the issue of friction of the workpiece against the cylinder walls, and also compresses the workpiece from all sides, translating it into a more plastic state .

Задачей изобретения является разработка простого по аппаратурному оформлению способа для экструдирования металлов, при одновременном обеспечении высокого качества экструдата и расширение ассортимента допускающих экструдирование материалов.The objective of the invention is to develop a simple hardware design method for the extrusion of metals, while ensuring high quality extrudate and expanding the range of extruding materials.

Технический результат изобретения заключается в:The technical result of the invention is:

- улучшении качества экструдата (повышение механических свойств, предотвращение образования трещин и задиров);- improving the quality of the extrudate (improving mechanical properties, preventing the formation of cracks and scoring);

- расширении ассортимента допускающих экструдирование материалов.- expanding the range of extrudable materials.

Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации способа гидроэкструзионной обработки металлов, включающего всестороннее сжатие экструдируемой заготовки через рабочую жидкость давлением и выдавливание металла через отверстие в конической матрице (фильере), достигают тем, что предварительно осуществляют сжатие одновременно и экструдируемой заготовки, и экструдата давлением выше предела прочности экструдируемого металла, после чего создают перепад давления со стороны поршня для экструдирования (выдавливания) металла, при этом смазку между заготовкой и экструзионным отверстием обеспечивают жидкостным клином рабочей жидкости.The elimination of these drawbacks and the achievement of the claimed technical result from the implementation of the method of hydroextrusion processing of metals, including comprehensive compression of the extrudable billet through a working fluid by pressure and extrusion of metal through a hole in a conical matrix (die), is achieved by pre-compressing both the extrudable billet and the extrudate pressure above the tensile strength of the extrudable metal, after which create a pressure drop on the piston side for ext udivaniya (extrusion) of the metal, while the lubrication between the workpiece and the extrusion hole provide a liquid wedge of the working fluid.

Сопоставительный анализ прототипа и заявляемого способа гидроэкструзионной обработки металлов показывает, что общим является всестороннее сжатие экструдируемой заготовки через рабочую жидкость давлением и выдавливание металла через отверстие в конической матрице (фильере).A comparative analysis of the prototype and the proposed method of hydroextrusion processing of metals shows that it is common to comprehensively compress the extrudable billet through a working fluid by pressure and extrude the metal through an opening in a conical matrix (die).

Отличительной особенностью патентуемого способа является то, что предварительно осуществляют сжатие одновременно и экструдируемой заготовки, и экструдата давлением выше предела прочности экструдируемого металла, после чего создают перепад давления со стороны поршня для экструдирования (выдавливания) металла, при этом смазку между заготовкой и экструзионным отверстием обеспечивают жидкостным клином рабочей жидкости.A distinctive feature of the patented method is that both the extrudable preform and the extrudate are compressed simultaneously with a pressure higher than the tensile strength of the extrudable metal, after which a pressure drop is created from the piston side to extrude (extrude) the metal, while the lubricant between the workpiece and the extrusion hole is provided with liquid wedge of working fluid.

Сущность предлагаемого способа экструдирования металлов поясняется следующим. Заготовке и экструдату одновременно сообщают давление выше предела прочности их материала для перевода твердого в нормальных условиях вещества в состояние, подобное жидкости. Затем создают относительно небольшой перепад давления со стороны поршня и производят экструдирование, после чего давление снижают до нормального. Для того чтобы экструдат не деформировался силами гравитации, ось аппарата поддерживают (фиксируют) в вертикальном положении.The essence of the proposed method of extrusion of metals is illustrated as follows. The billet and extrudate are simultaneously informed of a pressure above the tensile strength of their material to transfer the solid under normal conditions to a state similar to a liquid. Then create a relatively small pressure drop on the piston side and produce extrusion, after which the pressure is reduced to normal. In order for the extrudate not to be deformed by gravity, the axis of the apparatus is supported (fixed) in a vertical position.

Патентуемый способ реализуют в устройстве, сущность которого показана на чертеже. На (фиг.1) изображен схематичный разрез предлагаемого аппарата, включающего приемную камеру 7 (камера экструдата), с возможностью присоединения к цилиндру 2 (камера заготовки). Цилиндр содержит поршень 4, крышку 6 и оборудован фильерой (матрицей) 10. Цилиндр и приемная камера соединены посредством трубопровода 16, на котором выполнен кран 12 и кран 13. В крышке 6 выполнен пороховой заряд 14 с электроуправлением 15 и пороховой заряд 17 с электроуправлением 18.The patented method is implemented in a device, the essence of which is shown in the drawing. Figure (1) shows a schematic section of the proposed apparatus, including a receiving chamber 7 (extrudate chamber), with the possibility of attachment to the cylinder 2 (blank chamber). The cylinder contains a piston 4, a cover 6 and is equipped with a die (matrix) 10. The cylinder and the receiving chamber are connected by means of a pipe 16 on which a crane 12 and a crane 13 are made. In the cover 6, a powder charge 14 with electric control 15 and a powder charge 17 with electric control 18 .

Пример.Example.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Заготовку 1 (фиг.1) помещают в полость цилиндра 2 на фильеру (коническую матрицу) 10, наполняют эту полость рабочей жидкостью 3, устанавливают поршень 4 и, оставляя полость 5, заполненную воздухом (или другим газом), закрывают крышку 6. Приемную камеру 7 так же заполняют жидкостью 8 и присоединяют ее к цилиндру 2 так, чтобы остался газовый демпферный зазор 9. Форма фильеры 10 должна быть такой, чтобы был образован жидкостный клин 11, который при экструдировании обеспечит смазку между заготовкой и отверстием фильеры.The proposed method is implemented as follows. The blank 1 (Fig. 1) is placed in the cavity of the cylinder 2 on the die (conical matrix) 10, this cavity is filled with working fluid 3, the piston 4 is installed and, leaving the cavity 5 filled with air (or other gas), close the cover 6. The receiving chamber 7 is also filled with liquid 8 and attached to the cylinder 2 so that the gas damper gap 9 remains. The shape of the die 10 must be such that a liquid wedge 11 is formed that, when extruded, provides lubrication between the workpiece and the hole of the die.

Для подготовки устройства к работе необходимо открыть кран 12 и закрыть кран 13. Для создания давления в устройстве необходимо привести в действие пороховой заряд 14 посредством электроуправления зарядом 15. Заряд 14 необходимо закладывать достаточным для развития давления, превышающего предел прочности экструдируемого материала при данной температуре, чтобы перевести этот материал в состояние, подобное жидкости. Давление в цилиндре и приемной камере должно уравняться посредством трубопровода 16, поддерживая тем самым жидкоподобное состояние и заготовки 1, и экструдата 19, облегчая их деформацию и исключая растрескивание экструдата. Затем кран 12 следует закрыть и привести в действие пороховой заряд 17 посредством его электроуправления 18. В результате давление в цилиндре поднимется выше, чем в приемной камере, и произойдет экструдирование заготовки. При этом изменение объема в приемной камере компенсируется демпферным газовым зазором 9. Затем следует выпустить газы из аппарата, открыв краны 12 и 13, и извлечь экструдирудированный материал из аппарата, открыв его.To prepare the device for operation, it is necessary to open the valve 12 and close the valve 13. To create pressure in the device, it is necessary to actuate the powder charge 14 by means of electric control of the charge 15. The charge 14 must be laid sufficient to develop a pressure exceeding the tensile strength of the extrudable material at a given temperature so that transfer this material to a liquid-like state. The pressure in the cylinder and in the receiving chamber must be balanced by means of a pipe 16, thereby maintaining a liquid-like state of both the preform 1 and the extrudate 19, facilitating their deformation and preventing cracking of the extrudate. Then, the valve 12 should be closed and the powder charge 17 activated by means of its electric control 18. As a result, the pressure in the cylinder rises higher than in the receiving chamber, and the workpiece is extruded. The change in volume in the receiving chamber is compensated by the damper gas gap 9. Then you should release the gases from the apparatus by opening the valves 12 and 13, and remove the extruded material from the apparatus, opening it.

Достоинством патентуемого изобретения является то, что гидроэкструзия позволяет получать изделия из более широкого ассортимента веществ. Повышается качество экструдата (отсутствуют трещины и задиры), снижается нагрузка на экструдер.The advantage of the patented invention is that hydroextrusion allows you to get products from a wider range of substances. The quality of the extrudate increases (there are no cracks and scores), the load on the extruder decreases.

Claims

A method of hydroextrusion processing of metals, including comprehensive compression of the extrudable billet through a working fluid by pressure and extruding the metal with a piston through an opening in a conical matrix, characterized in that the extrudable billet and extrudate are simultaneously compressed at a pressure exceeding the tensile strength of the extrudable metal, after which a pressure drop is created from side of the piston for extruding metal, while the lubricant between the workpiece and the extrusion hole in the conical th matrix provide a wedge formed by the liquid working fluid.