RU2492965C1 - Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions) - Google Patents

Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2492965C1
RU2492965C1 RU2012109214/02A RU2012109214A RU2492965C1 RU 2492965 C1 RU2492965 C1 RU 2492965C1 RU 2012109214/02 A RU2012109214/02 A RU 2012109214/02A RU 2012109214 A RU2012109214 A RU 2012109214A RU 2492965 C1 RU2492965 C1 RU 2492965C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
matrix
deforming elements
rows
axis
Prior art date
Application number
RU2012109214/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лев Анатольевич Губенко
Владимир Евсеевич Перельман
Original Assignee
Лев Анатольевич Губенко
Владимир Евсеевич Перельман
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лев Анатольевич Губенко, Владимир Евсеевич Перельман filed Critical Лев Анатольевич Губенко
Priority to RU2012109214/02A priority Critical patent/RU2492965C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2492965C1 publication Critical patent/RU2492965C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.SUBSTANCE: invention relates to production of long-length articles from powders and plasticised materials by extrusion. Billets are extruded through annular axially symmetric zone of deformation, material is drawn to form and gage the article. Material is subjected to additional deformation including cyclic drawing and upsetting in axial direction and in surfaces enveloping the female and male dies over the entire length of said annular zone, cyclic upsetting in radial direction as well as cyclic opposite-sign shearing and bending. Shearing is executed in planes passing through drawing axis and in planes perpendicular to said axis. Bending is performed in surfaces enveloping male and female dies and in those passing through drawing axis. Additional deformation is performed in at least one cycle. Forming device comprises extruder and forming nozzle including female die, male die and male die attachment. One or several rows of forming elements are arranged at regular angular pitch. Mirror planes of forming elements cross the male die axis at the angles ? varying from 0 to 45°.EFFECT: higher physical and mechanical properties and yield.9 cl, 7 dwg

Description

Данное техническое решение относится к производству длинномерных изделий из порошков различных, в том числе и полимерных, материалов, а так же из пластифицированных масс путем их экструзии.This technical solution relates to the production of long products from powders of various, including polymeric, materials, as well as from plasticized masses by extrusion.

Известен способ формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных масс, включающий продавливание заготовки в кольцевую осесимметричную зону деформации, вытяжку материала, формование изделия и его калибрование (Патент RU №2134640 C1, D29C 47/12, 1999 г.).A known method of forming long hollow products from powder and plasticized masses, including forcing the workpiece into an annular axisymmetric deformation zone, drawing the material, molding the product and calibrating it (Patent RU No. 2134640 C1, D29C 47/12, 1999).

Известно также устройство для осуществления указанного выше способа, включающее экструдер и формующую насадку, состоящую из матрицы, дорна и узла крепления дорна внутри матрицы, при этом дорн выполнен с продольными пазами на его рабочей поверхности (там же).A device for implementing the above method is also known, including an extruder and a forming nozzle consisting of a matrix, a mandrel and a mandrel attachment unit inside the matrix, the mandrel being made with longitudinal grooves on its working surface (ibid.).

К недостаткам известного технического решения относятся низкий уровень физико-механических свойств длинномерных полых изделий, обусловленный неоднородностью их структуры, высоким содержанием дефектов в тех зонах материала, которые были разрушены при продавливании последнего через узел крепления дорна, и связанный с этим низкий выход годного продукта, в частности, для изделий, полученных при степенях вытяжки материала менее 5,0.The disadvantages of the known technical solutions include the low level of physicomechanical properties of long hollow products, due to the heterogeneity of their structure, high content of defects in those areas of the material that were destroyed by forcing the latter through the mount of the mandrel, and the associated low yield of product in particular, for products obtained with degrees of material drawing less than 5.0.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является повышение уровня физико-механических свойств длинномерных полых изделий, ликвидация («залечивание») дефектов материала, формирующихся в нем при прохождении через узел крепления дорна и увеличение выхода годной продукции за счет создания однородной структуры материала в изделиях.Thus, the objective of the present invention is to increase the level of physicomechanical properties of long hollow products, eliminate ("heal") material defects that form in it when passing through the mandrel of the mandrel, and increase the yield of products by creating a uniform material structure in the products.

Указанная задача решается за счет того, что в способе формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, включающем продавливание заготовки через кольцевую осесимметричную зону деформации, вытяжку материала, формование изделия и его калибрование, согласно изобретению во время формования материал подвергают дополнительной деформационной обработке, включающей циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, при этом деформации сдвига осуществляют как в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, так и в плоскостях, ортогональных данной оси, деформации изгиба - в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна, и в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, а количество циклов дополнительной деформационной обработки материала равно или больше единицы.This problem is solved due to the fact that in the method of forming long hollow products from powder or plasticized masses, including forcing the workpiece through an annular axisymmetric deformation zone, drawing the material, molding the product and calibrating it, according to the invention, the material is subjected to additional deformation processing during molding, including cyclic deformations of the hood and precipitation in the axial direction and in surfaces enveloping the working surfaces of the matrix and mandrel along the entire length of the ring zone, cyclic deformation of the upset in the radial direction, as well as cyclic miscellaneous shear and bending deformations, while shear deformations are carried out both in planes passing through the axis of the hood, and in planes orthogonal to this axis, bending deformations - in surfaces enveloping the workers the surface of the matrix and the mandrel, and in the planes passing through the axis of the hood, and the number of cycles of additional deformation processing of the material is equal to or greater than one.

Указанная задача также решается устройством для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс (по первому варианту), включающим экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, в котором согласно изобретению на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены по одному или более рядов профилированных деформирующих элементов, при этом ряды, расположенные на рабочих поверхностях матрицы и дорна на одинаковом расстоянии от узла крепления дорна или с линейным смещением относительно друг друга вдоль оси дорна не более чем на 3/2 их длины, образуют, по меньшей мере, одну пару рядов, в каждой паре рядов деформирующие элементы расположены с одинаковым и равномерным угловым шагом и с окружным смещением деформирующих элементов матрицы относительно деформирующих элементов дорна до половины окружного шага или без окружного смещения, а в каждом ряду расстояния от профилированных деформирующих элементов до узла крепления дорна вдоль его оси одинаковы,This problem is also solved by a device for forming long hollow products from powder or plasticized masses (according to the first embodiment), including an extruder and a forming nozzle including a die, a mandrel and a mandrel mounting unit inside the matrix, in which according to the invention, the mandrel and mandrel are arranged on one or more rows of profiled deforming elements, with the rows located on the working surfaces of the matrix and the mandrel at the same distance from the mount of the mandrel or with a linear displacement relative to each other along the axis of the mandrel no more than 3/2 of their length, form at least one pair of rows, in each pair of rows the deforming elements are located with the same and uniform angular pitch and with a circumferential displacement of the deforming elements of the matrix relative to the deforming elements the mandrel is up to half the circumferential pitch or without circumferential displacement, and in each row the distances from the profiled deforming elements to the attachment point of the mandrel along its axis are the same,

Предпочтительно, если на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены две или более пары рядов профилированных деформирующих элементов с окружным смещением деформирующих элементов каждой последующей пары рядов относительно предыдущей до половины углового шага или без окружного смещения.Preferably, if two or more pairs of rows of profiled deforming elements are located on the working surfaces of the matrix and the mandrel with a circumferential displacement of the deforming elements of each subsequent pair of rows relative to the previous to half the angular pitch or without circumferential displacement.

Кроме того, плоскости симметрии деформирующих элементов могут либо совпадать с плоскостями, проходящими через ось дорна, либо пересекать ось дорна под углами α, не превышающими 45°, причем в каждой паре рядов указанные углы у деформирующих элементов матрицы и деформирующих элементов дорна имеют противоположные знаки.In addition, the plane of symmetry of the deforming elements can either coincide with the planes passing through the axis of the mandrel, or intersect the axis of the mandrel at angles α not exceeding 45 °, moreover, in each pair of rows, the indicated angles of the deforming elements of the matrix and the deforming elements of the mandrel have opposite signs.

В частном случае, по меньшей мере, одна пара рядов образована частью рядов, а, по меньшей мере, один непарный ряд расположен на матрице или дорне, при этом угловой шаг между деформирующими элементами этого, по меньшей мере, одного непарного ряда равен угловому шагу между деформирующими элементами соседней пары рядов, а деформирующие элементы, по меньшей мере, одного непарного ряда расположены относительно деформирующих элементов соответствующего предыдущего ряда с окружным смещением, не превышающим половину углового шага или без смещения.In the particular case, at least one pair of rows is formed by part of the rows, and at least one unpaired row is located on the matrix or mandrel, while the angular pitch between the deforming elements of this at least one unpaired row is equal to the angular pitch between deforming elements of an adjacent pair of rows, and deforming elements of at least one unpaired row are located relative to the deforming elements of the corresponding previous row with a circumferential displacement not exceeding half the angular pitch or without displacement .

Указанная задача также решается устройством для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс (по второму варианту), включающим экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, при этом согласно изобретению на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены один или более рядов профилированных деформирующих элементов с равномерным угловым шагом.This problem is also solved by a device for forming long hollow articles from powder or plasticized masses (according to the second embodiment), including an extruder and a forming nozzle, including a die, a mandrel and a mandrel attachment unit inside the matrix, while according to the invention, one is arranged on the working surface of the matrix or mandrel or more rows of profiled deforming elements with uniform angular pitch.

Предпочтительно, если на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены два или более рядов профилированных деформирующих элементов, расположенных с одинаковым угловым шагом и с окружным смещением элементов каждого последующего ряда относительно деформирующих элементов предыдущего до половины углового шага или без окружного смещения.Preferably, if on the working surface of the matrix or mandrel are two or more rows of profiled deforming elements located with the same angular pitch and with a circumferential displacement of the elements of each subsequent row relative to the deforming elements of the previous to half the angular step or without circumferential displacement.

Плоскости симметрии деформирующих элементов могут либо совпадать с плоскостями, проходящими через ось дорна, либо пересекать ось дорна под углами α, не превышающими 45°.The symmetry planes of the deforming elements can either coincide with the planes passing through the axis of the mandrel, or intersect the axis of the mandrel at angles α not exceeding 45 °.

При этом при наличии на рабочей поверхности матрицы или дорна двух или более рядов деформирующих элементов знак угла α в каждом последующем ряду меняется на противоположный.Moreover, if there are two or more rows of deforming elements on the working surface of the matrix or mandrel, the sign of the angle α in each subsequent row changes to the opposite.

Дополнительная деформационная обработка формуемого материала перед калиброванием с использованием предложенных способа и вариантов устройства, включающая циклические деформации вытяжки и осадки в радиальном и осевом направлениях, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, позволяет уже при общей степени вытяжки материала 1,8-2,0 провести интенсивную равномерную деформационную проработку всего объема материала, поступающего для формования изделия. Такая обработка приводит к удалению пор и «залечиванию» других структурных дефектов в материале, поступающем в зону калибрования, и формированию его структуры, однородной в радиальном и осевом направлениях.Additional deformation processing of the molded material before calibration using the proposed method and device options, including cyclic deformation of the hood and draft in the radial and axial directions, as well as cyclic miscellaneous shear and bending deformations, already allows for a total degree of material drawing of 1.8-2.0 to carry out intensive uniform deformation study of the entire volume of material supplied for molding the product. This treatment leads to the removal of pores and the "healing" of other structural defects in the material entering the calibration zone, and the formation of its structure, uniform in the radial and axial directions.

Основные схемы реализации предложенного способа рассмотрены ниже на примере варианта выполнения и действия предложенных устройствах для формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных материалов.The main implementation schemes of the proposed method are discussed below on the example of an embodiment and action of the proposed devices for forming lengthy hollow products from powder and plasticized materials.

На фиг.1 приведен общий вид (с частичным вырезом) формующей насадки предложенного устройства (по первому варианту), на фиг.2 - общий вид дорна, на фиг.3 - общий вид матрицы (с частичным вырезом). На фиг.4 показано угловое распределение направлений между плоскостями симметрии деформирующих элементов, установленных на дорне, и плоскостями, проходящими через его ось, на фиг.5 - угловое распределение направлений для элементов, установленных на матрице. На фиг.6 и 7 представлен вариант выполнения насадки с дополнительными рядами деформирующих элементов на дорне.Figure 1 shows a General view (with a partial cutaway) of the forming nozzle of the proposed device (according to the first embodiment), Fig.2 is a general view of the mandrel, Fig.3 is a General view of the matrix (with a partial cutaway). Figure 4 shows the angular distribution of directions between the planes of symmetry of the deforming elements mounted on the mandrel, and the planes passing through its axis, figure 5 - the angular distribution of directions for elements mounted on the matrix. 6 and 7 show an embodiment of the nozzle with additional rows of deforming elements on the mandrel.

Устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных масс включает экструдер (на чертежах не показан) и формующую насадку, состоящую из матрицы 1, дорна 2 и узла 3 крепления дорна 2 внутри матрицы 1. При этом рабочие поверхности формующей насадки (матрицы и дорна в первом варианте и либо матрицы, либо дорна во втором варианте) снабжены одним или более рядами профилированных деформирующих элементов 4, расположенных с равномерным окружным шагом на рабочих поверхностях матрицы 1 и/или дорна 2.A device for molding long hollow articles of powder and plasticized masses includes an extruder (not shown in the drawings) and a forming nozzle consisting of a matrix 1, a mandrel 2 and a mount 3 of the mandrel 2 inside the matrix 1. Moreover, the working surfaces of the molding nozzle (matrix and mandrel in the first embodiment, either the matrix or the mandrel in the second embodiment) are equipped with one or more rows of profiled deforming elements 4 located with a uniform circumferential pitch on the working surfaces of the matrix 1 and / or mandrel 2.

В первом варианте устройства все или часть рядов деформирующих элементов образуют пары рядов. В каждой паре рядов количество деформирующих элементов 4 на матрице 1 и дорне 2 одинаково, а в каждом из этих рядов расстояния узла 3 крепления дорна 2 до элементов 4, установленных как на его поверхности, так и на поверхности матрицы 1, постоянны, причем деформирующие элементы 4 матрицы 1 установлены с угловым смещением относительно деформирующих элементов 4 дорна 2 до половины углового шага (возможен вариант и без смещения) и с линейным смещением относительно элементов 4 дорна 2 не более чем на 3/2 длины элемента 4 (также возможен вариант без смещения).In the first embodiment of the device, all or part of the rows of deforming elements form pairs of rows. In each pair of rows, the number of deforming elements 4 on the matrix 1 and the mandrel 2 is the same, and in each of these rows the distances of the mount 3 of the mandrel 2 to the elements 4 installed both on its surface and on the surface of the matrix 1 are constant, and the deforming elements 4 matrices 1 are installed with an angular displacement relative to the deforming elements 4 of the mandrel 2 up to half the angular pitch (the variant is also possible without displacement) and with a linear displacement relative to the elements 4 of the mandrel 2 by no more than 3/2 of the length of the element 4 (the variant without mixing is also possible Ia).

Профилированные деформирующие элементы 4 представляют собой выступы обтекаемой формы на рабочей поверхности матрицы 1 и/или дорна 2. Предпочтительно каждый такой выступ имеет плоскость симметрии.The profiled deforming elements 4 are streamwise protrusions on the working surface of the matrix 1 and / or mandrel 2. Preferably, each such protrusion has a plane of symmetry.

Плоскости симметрии деформирующих элементов 4 в каждом ряду могут либо совпадать с плоскостями, проходящими через ось дорна 2, либо пересекать ось дорна 2 под углами α, не превышающими 45°. Причем указанные углы в каждой паре рядов деформирующих элементов 4 у матрицы 1 и дорна 2 имеют противоположные знаки.The symmetry planes of the deforming elements 4 in each row can either coincide with the planes passing through the axis of the mandrel 2, or intersect the axis of the mandrel 2 at angles α not exceeding 45 °. Moreover, these angles in each pair of rows of deforming elements 4 of the matrix 1 and mandrel 2 have opposite signs.

В качестве одного из частных случаев выполнения данного устройства матрица 1 или дорн 2 могут быть снабжены одним или более дополнительными непарными рядами деформирующих элементов 4 (см. фиг.6 и 7). Эти непарные ряды могут располагаться с одной стороны от пар рядов, а могут быть распределены между парами рядов.As one of the particular cases of the implementation of this device, the matrix 1 or mandrel 2 can be equipped with one or more additional unpaired rows of deforming elements 4 (see Fig.6 and 7). These unpaired rows can be located on one side of the pairs of rows, and can be distributed between pairs of rows.

В процессе реализации предложенного способа приведенное выше устройство (на примере первого варианта) работает следующим образом. Заготовку из пластифицированного материала продавливают из полости пресса (на фиг.1-7 не показан) через узел 3 крепления дорна 2 в кольцевую осесимметричную зону деформации, образованную рабочими поверхностями дорна 2 и матрицы 1, на которых размещены профилированные деформирующие элементы 4. В указанной зоне происходит дополнительная вытяжка и деформационная обработка формуемого материала перед калиброванием.In the process of implementing the proposed method, the above device (as an example of the first option) works as follows. A blank of plasticized material is pressed from the press cavity (not shown in FIGS. 1-7) through the mount 3 of the mandrel 2 into an annular axisymmetric deformation zone formed by the working surfaces of the mandrel 2 and matrix 1 on which the profiled deforming elements 4 are placed. In this zone additional drawing and deformation processing of the formed material occurs before calibration.

Материал, продавленный через узел 3 крепления дорна 2 в кольцевую зону между рабочими поверхностями матрицы 1 и дорна 2, обтекая профилированные деформационные элементы 4, расположенные парами рядов на матрице 1 и дорне 2, неоднократно изменяет направления и скорости движения материала в разных зонах оснастки, а сопротивление деформирующих элементов 4 прямолинейному поступательному движению материала создает значительные градиенты скорости его движения по кольцевому каналу по величине и направлению как в радиальных, так и в окружных направлениях. Это позволяет осуществить циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, что в конечном счете приводит к равномерной интенсивной деформационной проработке всего объема материала перед калиброванием заготовки.The material pressed through the mount 3 of the mandrel 2 into the annular zone between the working surfaces of the matrix 1 and mandrel 2, flowing around the profiled deformation elements 4 located in pairs of rows on the matrix 1 and mandrel 2, repeatedly changes the direction and speed of movement of the material in different areas of the equipment, and the resistance of the deforming elements 4 to the rectilinear translational movement of the material creates significant gradients in the speed of its movement along the annular channel in magnitude and direction in both radial and circumferential directions the detection. This allows for cyclic deformation of the hood and draft in the axial direction and in surfaces enveloping the working surfaces of the matrix and mandrel along the entire length of the annular zone, cyclic deformation of the draft in the radial direction, as well as cyclic miscellaneous shear and bending deformations, which ultimately leads to uniform intensive deformation study of the entire volume of material before calibrating the workpiece.

Указанные деформации также создаются, хотя и в меньшей степени, при обтекании деформационных элементов 4, выполненных только на матрице или только на дорне. Указанные деформации также создаются, хотя и в меньшей степени, если имеется всего одна пара рядов деформационных элементов 4 на матрице 1 и дорне 2.These deformations are also created, although to a lesser extent, when flowing around the deformation elements 4 made only on the matrix or only on the mandrel. These deformations are also created, although to a lesser extent, if there is only one pair of rows of deformation elements 4 on the matrix 1 and mandrel 2.

Деформационная обработка материала происходит по следующей схеме.The deformation processing of the material occurs according to the following scheme.

Материал, поступивший через узел 3 крепления дорна 2 в кольцевой канал между рабочими поверхностями матрицы 1 и дорна 2, проходит через первый ряд в первой паре профилированных элементов 4, расположенных на указанных рабочих поверхностях. Рассмотрим вариант, в котором первый ряд профилированных элементов находится на поверхности дорна 2. Проходя над выступающим над поверхностью дорна 2 деформирующим элементом 4 в сужающийся канал, материал получает деформацию осадки в радиальном направлении, деформацию вытяжки вдоль кольцевого канала и деформацию изгиба в плоскостях, проходящих через ось дорна 2. Максимальные величины этих деформаций материал получает в зонах, прилегающих к плоскостям симметрии деформирующих элементов дорна 2. Деформации изгиба материала в плоскостях, проходящих через ось симметрии дорна 2, и в поверхностях, огибающих поверхность дорна 2, вызывает изменение направлений движения материала в процессе обтекания материалом профилированных деформирующих элементов 4, которое инициируется сопротивлением этих элементов прямолинейному поступательному движению материала. Максимальные значения углы отклонения направления потока материала в плоскостях, проходящих через ось дорна 2, имеют в зонах, прилегающих к плоскостям симметрии деформирующих элементов 4, а в поверхностях, огибающих поверхности матрицы 1 и дорна 2, - в слоях материала, прилегающих в кольцевой зоне к поверхности дорна 2. При этом слои материала, прилегающие в кольцевой зоне к рабочей поверхности матрицы 1, изменяют направления своего движения незначительно, а направление движения материала в зонах, прилегающих к плоскостям, проходящим через ось дорна 2 и имеющих отклонение от плоскостей симметрии деформирующих элементов 4 на половину окружного шага, практически не изменяется.The material received through the mount 3 of the mandrel 2 in the annular channel between the working surfaces of the matrix 1 and the mandrel 2, passes through the first row in the first pair of profiled elements 4 located on these working surfaces. Consider the option in which the first row of profiled elements is located on the surface of the mandrel 2. Passing over the deforming element 4 protruding above the surface of the mandrel 2 into a tapering channel, the material receives a deformation of the upset in the radial direction, deformation of the hood along the annular channel and bending deformation in the planes passing through axis of the mandrel 2. The maximum value of these deformations is obtained by the material in the zones adjacent to the planes of symmetry of the deforming elements of the mandrel 2. Bending deformations of the material in the planes, p ohodyaschih through the symmetry axis of the mandrel 2 and the surfaces of the envelope surface of the mandrel 2 causes a change of direction of movement of the material during wrapping material deforming the profiled elements 4, which is initiated by the resistance of these elements a rectilinear translational motion of the material. The maximum values of the deviation angles of the material flow direction in the planes passing through the axis of the mandrel 2 are in the areas adjacent to the planes of symmetry of the deforming elements 4, and in the surfaces enveloping the surfaces of the matrix 1 and the mandrel 2, in the layers of material adjacent in the annular zone to the surface of the mandrel 2. In this case, the layers of material adjacent in the annular zone to the working surface of the matrix 1, change their direction of motion slightly, and the direction of movement of the material in areas adjacent to the planes passing through s 2 and a mandrel having a deviation from the symmetry planes of the deformation elements 4 at half the circumferential pitch substantially not changed.

Такой сложный характер движения материала задает значительные градиенты скорости его движения в кольцевом канале как в радиальных, так и в окружных направлениях, что, в свою очередь, вызывает и значительные по величине деформации сдвига в материале в указанных направлениях.Such a complex nature of the movement of the material sets significant gradients in the speed of its movement in the annular channel in both radial and circumferential directions, which, in turn, causes significant shear deformations in the material in the indicated directions.

Материал в зонах, прилегающих к плоскостям симметрии деформирующих элементов 4, после его продавливания через первый ряд первой пары таких элементов поступает в зону, в которой получает значительную продольную осадку, сопровождающуюся расширением его в радиальном и окружном направлениях. При этом материал из зон, в которых толщина слоя материала при прохождении первого ряда профилированных деформирующих элементов 4 не изменялась, при прохождении расположенных на поверхности матрицы второго ряда деформирующих элементов 4 этой пары поступает в зону максимального сужения канала в радиальном направлении. Проходя под этими элементами и обтекая их, материал получает весь указанный выше набор деформаций, только знаки, направления и распределение этих деформаций по толщине кольцевого слоя материала будут противоположными.The material in the zones adjacent to the planes of symmetry of the deforming elements 4, after being pressed through the first row of the first pair of such elements, enters the zone in which it receives a significant longitudinal draft, accompanied by its expansion in the radial and circumferential directions. In this case, material from zones in which the thickness of the material layer did not change during the passage of the first row of profiled deforming elements 4, when passing through the second row of deforming elements 4 located on the surface of the matrix, this pair enters the zone of maximum narrowing of the channel in the radial direction. Passing under these elements and flowing around them, the material receives the entire set of deformations indicated above, only the signs, directions, and distribution of these deformations along the thickness of the annular layer of the material will be opposite.

Каждая последующая пара рядов профилированных элементов 4 будет деформировать материал по указанной выше схеме. При этом первый ряд каждой следующей пары деформирующих элементов 4 опять изменит знаки, направление и распределение деформаций, полученных материалом при прохождении второго ряда предыдущей пары деформирующих элементов 4. Деформации в материале, вызванные наличием дополнительного непарного ряда деформирующих элементов, можно рассматривать по этой же схеме как еще одну пару рядов, в качестве первого ряда которой будет второй ряд предшествующей пары деформирующих элементов.Each subsequent pair of rows of profiled elements 4 will deform the material according to the above scheme. In this case, the first row of each next pair of deforming elements 4 will again change the signs, direction and distribution of deformations obtained by the material when passing through the second row of the previous pair of deforming elements 4. Deformations in the material caused by the presence of an additional unpaired row of deforming elements can be considered according to the same scheme as another pair of rows, the first row of which will be the second row of the previous pair of deforming elements.

Изменяя углы отклонения плоскостей симметрии профилированных деформирующих элементов 4 от плоскостей, проходящих через ось дорна 2 (ось вытяжки), высоту профилированных элементов 4 и их форму, а также величину смещения рядов элементов 4 относительно друг друга вдоль оси вытяжки в окружном и продольном направлениях, можно изменять величину деформаций, задаваемых материалу в кольцевой зоне, а также соотношение между ними, что позволяет управлять уровнем анизотропии свойств материала в окружном и продольном направлениях в длинномерных полых изделиях, полученных при использовании данного изобретения.By changing the angles of deviation of the symmetry planes of the profiled deforming elements 4 from the planes passing through the axis of the mandrel 2 (drawing axis), the height of the shaped elements 4 and their shape, as well as the displacement of the rows of elements 4 relative to each other along the drawing axis in the circumferential and longitudinal directions, change the magnitude of the strains assigned to the material in the annular zone, as well as the ratio between them, which allows you to control the level of anisotropy of the material properties in the circumferential and longitudinal directions in long floors x products obtained using the present invention.

Комбинация деформаций, полученных материалом одновременно или поэтапно, циклическое изменение их величины, направлений и знака препятствует формированию в продавливаемом через кольцевой канал материале устойчивой и прочной к внешнему воздействию текстуры. Поэтому даже при относительно небольших давлениях прессования, но при больших деформациях, суммарно накопленных в материале, значительные разнонаправленные и разнознаковые смещения элементов, составляющих структуру материала, повышают прочность связи между ними на поверхностях их контакта и, практически, полностью залечивают дефекты, полученные материалом при его прохождении через узел крепления дорна, а также повышают плотность материала.The combination of deformations obtained by the material at the same time or in stages, a cyclical change in their size, directions and sign prevents the formation of a texture that is stable and resistant to external influences in the material pressed through the annular channel. Therefore, even with relatively small pressing pressures, but with large deformations accumulated in the material, significant multidirectional and multisign displacements of the elements that make up the structure of the material increase the bond strength between them on their contact surfaces and almost completely heal the defects obtained by the material passing through the mount of the mandrel, and also increase the density of the material.

Конструктивные особенности устройства позволяют осуществить циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, что приводит к равномерной интенсивной деформационной проработке всего объема материала перед калиброванием заготовки.The design features of the device allow cyclic deformations of the hood and draft in the axial direction and in surfaces enveloping the working surfaces of the matrix and mandrel along the entire length of the annular zone, cyclic deformations of the draft in the radial direction, as well as cyclically different signs of shear and bending, which leads to uniform intense deformation study of the entire volume of material before calibrating the workpiece.

При этом размещение деформирующих элементов на матрице и дорне таким образом, что в каждом ряду деформирующих элементов 4 величина углов а между плоскостями симметрии этих элементов и осью дорна, может быть больше 0° и знаки этих углов в каждой паре рядов у матрицы и дорна противоположны, ведет к увеличению степени деформации сдвига в материале в плоскостях, ортогональных к оси вытяжки, и изменяет соотношение между деформациями, получаемыми материалом. Выход значений углов α за величину 45° (α>45°) вызывает увеличение сопротивления течению материала через кольцевой канал, что приводит, в основном, только к значительному возрастанию усилия прессования и не способствует дальнейшему повышению полноты проработки материала.Moreover, the placement of deforming elements on the matrix and the mandrel so that in each row of deforming elements 4 the angles a between the symmetry planes of these elements and the axis of the mandrel can be greater than 0 ° and the signs of these angles in each pair of rows of the matrix and mandrel are opposite, leads to an increase in the degree of shear strain in the material in planes orthogonal to the axis of the drawing, and changes the ratio between the strains received by the material. The output of the values of the angles α for a value of 45 ° (α> 45 °) causes an increase in resistance to the flow of material through the annular channel, which mainly leads only to a significant increase in the pressing force and does not further increase the completeness of the material.

В качестве варианта выполнения предложенного устройства матрица или дорн могут быть снабжены дополнительными рядами деформирующих элементов, что также направлено на достижение описанного выше технического результата.As an embodiment of the proposed device, the matrix or mandrel can be equipped with additional rows of deforming elements, which is also aimed at achieving the technical result described above.

Размещение деформирующих элементов только на поверхности матрицы или дорна направлено на достижение описанного выше технического результата в процессах, не требующих значительной дополнительной деформационной обработки материала, например, при степенях вытяжки более 4÷5.The placement of deforming elements only on the surface of the matrix or mandrel is aimed at achieving the technical result described above in processes that do not require significant additional deformation processing of the material, for example, with degrees of drawing more than 4 ÷ 5.

Таким образом, использование предложенного способа формования изделий и устройства для его реализации приводит к более интенсивному и равномерному удалению пор и «залечиванию» дефектов структуры материала, проходящего через кольцевую зону между поверхностями матрицы и дорна, и формированию однородных физико-механических свойств материала по всему объему отформованного изделия.Thus, the use of the proposed method of molding products and devices for its implementation leads to more intensive and uniform removal of pores and "healing" of defects in the structure of the material passing through the annular zone between the surfaces of the matrix and the mandrel, and the formation of uniform physical and mechanical properties of the material throughout the volume molded product.

Следовательно, предложенная группа изобретений обеспечивает повышение уровня физико-механических свойств длинномерных полых изделий и увеличение выхода годной продукции за счет повышения однородности свойств материала по сечению изделия.Therefore, the proposed group of inventions provides an increase in the level of physicomechanical properties of long hollow products and an increase in the yield of products by increasing the uniformity of material properties over the cross section of the product.

При вытяжке труб из порошков СВМПЭ (сверхвысокомолекулярный полиэтилен) фирмы «Ticona» марки GUR 4150 при использовании известного и предложенного технических решений было зарегистрировано повышение уровня механических свойств материала в полученных полых изделиях в 1,5-2 раза, в частности, предел упругости материала при испытании на растяжение возрос от 10-12 МПа до 20-22 МПа, а прочность - от 10-15 МПа до 25-27 МПа. Были также получены бездефектные равномерно уплотненные полые «зеленые» заготовки из высокодисперсных, средне дисперсных и бидисперсных коксо-пековых композиций.When extracting pipes from UHMWPE (ultra-high molecular weight polyethylene) powders of the Ticona company GUR 4150 using the well-known and proposed technical solutions, an increase in the level of mechanical properties of the material in the obtained hollow articles by 1.5-2 times, in particular, the elastic limit of the material at tensile testing increased from 10-12 MPa to 20-22 MPa, and strength - from 10-15 MPa to 25-27 MPa. Defectless uniformly densified hollow “green” blanks were also obtained from highly dispersed, medium dispersed and bidispersed coke-pitch compositions.

Claims (8)

1. Способ формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, включающий продавливание заготовки через кольцевую осесимметричную зону деформации, вытяжку материала, формование изделия и его калибрование, отличающийся тем, что во время формования материал подвергают дополнительной деформационной обработке, включающей циклические деформации вытяжки и осадки в осевом направлении и в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна по всей длине кольцевой зоны, циклические деформации осадки в радиальном направлении, а также циклические разнознаковые деформации сдвига и изгиба, при этом деформации сдвига осуществляют как в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, так и в плоскостях, ортогональных данной оси, деформации изгиба - в поверхностях, огибающих рабочие поверхности матрицы и дорна, и в плоскостях, проходящих через ось вытяжки, причем проводят один или больше циклов дополнительной деформационной обработки материала.1. A method of forming long hollow products from powder or plasticized masses, including forcing the workpiece through an annular axisymmetric deformation zone, drawing the material, molding the product and calibrating it, characterized in that during molding the material is subjected to additional deformation processing, including cyclic deformation of drawing and sediment in the axial direction and in the surfaces enveloping the working surfaces of the matrix and mandrel along the entire length of the annular zone, cyclic deformation of the sediment in rad in the opposite direction, as well as cyclic miscellaneous shear and bending deformations, while shear deformations are carried out both in planes passing through the axis of the hood, and in planes orthogonal to this axis, bending deformations are in surfaces enveloping the working surfaces of the matrix and mandrel, and planes passing through the axis of the hood, and spend one or more cycles of additional deformation processing of the material. 2. Устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, содержащее экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены по одному или более рядов профилированных деформирующих элементов, плоскости симметрии которых расположены под углами α от 0 до 45° к оси дорна, ряды, расположенные на рабочих поверхностях матрицы и дорна на одинаковом расстоянии от узла крепления или с линейным смещением относительно друг друга вдоль оси дорна не более чем на 3/2 их длины, образуют, по меньшей мере, одну пару рядов, при этом в каждой паре рядов деформирующие элементы расположены с одинаковым и равномерным угловым шагом и с окружным смещением деформирующих элементов матрицы относительно деформирующих элементов дорна до половины окружного шага или без окружного смещения, а в каждом ряду расстояния от профилированных деформирующих элементов до узла крепления дорна вдоль его оси одинаковы.2. A device for forming long hollow articles of powder or plasticized masses containing an extruder and a forming nozzle including a die, a mandrel and a mandrel mounting unit inside the matrix, characterized in that one or more rows of profiled deforming elements are located on the working surfaces of the matrix and mandrel , the symmetry planes of which are located at angles α from 0 to 45 ° to the axis of the mandrel, rows located on the working surfaces of the matrix and mandrel at the same distance from the mount or with linear cm At least one third of their length relative to each other along the axis of the mandrel, they form at least one pair of rows, while in each pair of rows the deforming elements are arranged with the same and uniform angular pitch and with a circumferential displacement of the deforming elements of the matrix relative to deforming elements of the mandrel to half the circumferential pitch or without circumferential displacement, and in each row the distances from the profiled deforming elements to the mount of the mandrel along the axis are the same. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены две или более пары рядов профилированных деформирующих элементов с окружным смещением деформирующих элементов каждой последующей пары рядов относительно предыдущей до половины углового шага или без окружного смещения.3. The device according to claim 2, characterized in that on the working surfaces of the matrix and the mandrel are two or more pairs of rows of profiled deforming elements with a circumferential displacement of the deforming elements of each subsequent pair of rows relative to the previous to half the angular step or without circumferential displacement. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в каждой паре рядов указанные углы у деформирующих элементов матрицы и деформирующих элементов дорна имеют противоположные знаки.4. The device according to claim 2, characterized in that in each pair of rows the indicated angles of the deforming elements of the matrix and the deforming elements of the mandrel have opposite signs. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один непарный ряд, расположенный на матрице или дорне, при этом угловой шаг между деформирующими элементами этого ряда равен угловому шагу между деформирующими элементами соседней пары рядов, а деформирующие элементы, по меньшей мере, одного непарного ряда расположены с окружным смещением относительно деформирующих элементов соответствующего предыдущего ряда, не превышающим половину углового шага, или без смещения.5. The device according to claim 2, characterized in that it contains at least one unpaired row located on the matrix or mandrel, while the angular pitch between the deforming elements of this row is equal to the angular pitch between the deforming elements of an adjacent pair of rows, and the deforming elements, at least one unpaired row is located with a circumferential offset relative to the deforming elements of the corresponding previous row, not exceeding half the angular pitch, or without offset. 6. Устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, содержащее экструдер и формующую насадку, включающую матрицу, дорн и узел крепления дорна внутри матрицы, отличающееся тем, что на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены два или более рядов профилированных деформирующих элементов, плоскости симметрии которых расположены под углами α от 0 до 45° к оси дорна, с равномерным угловым шагом.6. A device for forming long hollow articles of powder or plasticized masses containing an extruder and a forming nozzle including a die, a mandrel and a mandrel mounting unit inside the matrix, characterized in that on the working surface of the matrix or mandrel there are two or more rows of profiled deforming elements, whose symmetry planes are located at angles α from 0 to 45 ° to the axis of the mandrel, with a uniform angular pitch. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что профилированные деформирующие элементы на рабочей поверхности матрицы или дорна расположены с одинаковым угловым шагом и с окружным смещением элементов каждого последующего ряда относительно предыдущего до половины углового шага или без окружного смещения.7. The device according to claim 6, characterized in that the profiled deforming elements on the working surface of the matrix or mandrel are located with the same angular pitch and with a circumferential displacement of the elements of each subsequent row relative to the previous to half the angular pitch or without circumferential displacement. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что при наличии на рабочей поверхности матрицы или дорна двух или более рядов деформирующих элементов знак угла α в каждом последующем ряду меняется на противоположный. 8. The device according to claim 6, characterized in that if there are two or more rows of deforming elements on the working surface of the matrix or mandrel, the sign of the angle α in each subsequent row is reversed.
RU2012109214/02A 2012-03-12 2012-03-12 Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions) RU2492965C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109214/02A RU2492965C1 (en) 2012-03-12 2012-03-12 Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109214/02A RU2492965C1 (en) 2012-03-12 2012-03-12 Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2492965C1 true RU2492965C1 (en) 2013-09-20

Family

ID=49183302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012109214/02A RU2492965C1 (en) 2012-03-12 2012-03-12 Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2492965C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014193259A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Gubenko Lev Anatolyevich Method and device for forming long hollow articles (variants)
RU2641798C1 (en) * 2017-04-10 2018-01-22 Владимир Евсеевич Перельман Method for forming long-length rod articles with maximum cross-sectional area on single auger presses of equal or larger cross-sectional area of auger path and device for its implementation
RU2782609C1 (en) * 2022-02-21 2022-10-31 Митринюк Анжела Юрьевна Method for producing long rod products from discrete or plasticized materials

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1068227A1 (en) * 1982-05-12 1984-01-23 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method and apparatus for compacting tubular articles from powder
US4435359A (en) * 1982-06-21 1984-03-06 Huntington Alloys, Inc. Apparatus and method for fabricating tubes from powder
SU1668037A1 (en) * 1988-06-24 1991-08-07 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова For molding tubular parts from powder
EP0532598A1 (en) * 1990-06-05 1993-03-24 Asea Brown Boveri Method of manufacturing tubes.
RU2134640C1 (en) * 1998-02-24 1999-08-20 Панов Александр Константинович Extrusion head for manufacture of polymeric shells of pipe framing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1068227A1 (en) * 1982-05-12 1984-01-23 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method and apparatus for compacting tubular articles from powder
US4435359A (en) * 1982-06-21 1984-03-06 Huntington Alloys, Inc. Apparatus and method for fabricating tubes from powder
SU1668037A1 (en) * 1988-06-24 1991-08-07 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова For molding tubular parts from powder
EP0532598A1 (en) * 1990-06-05 1993-03-24 Asea Brown Boveri Method of manufacturing tubes.
RU2134640C1 (en) * 1998-02-24 1999-08-20 Панов Александр Константинович Extrusion head for manufacture of polymeric shells of pipe framing

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014193259A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Gubenko Lev Anatolyevich Method and device for forming long hollow articles (variants)
EP3006185A4 (en) * 2013-05-29 2017-03-08 Obshchestvo s Ogranichennoy Otvetstvennostyu "Avtoklavy Vysokogo Davleniya I Temperatury" Method and device for forming long hollow articles (variants)
RU2641798C1 (en) * 2017-04-10 2018-01-22 Владимир Евсеевич Перельман Method for forming long-length rod articles with maximum cross-sectional area on single auger presses of equal or larger cross-sectional area of auger path and device for its implementation
RU2782609C1 (en) * 2022-02-21 2022-10-31 Митринюк Анжела Юрьевна Method for producing long rod products from discrete or plasticized materials
RU2790694C1 (en) * 2022-02-21 2023-02-28 Митринюк Анжела Юрьевна Device for producing long-length hollow products from discrete or plasticized materials
RU2790693C1 (en) * 2022-02-21 2023-02-28 Митринюк Анжела Юрьевна Method for producing long hollow products from discrete or plasticized materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104226711B (en) A kind of many angular extrusion dies and manufacturing process
US9266984B2 (en) Polytetrafluoroethylene resins that can be processed by shaping, shaped products thereof, and processes for producing the resins and shaped products
KR101822073B1 (en) Method for manufacturing a composite profile, and the composite profile manufactured by using the same
CN103480682B (en) A kind of rank irregular section modularization extrusion molding apparatus and method
RU2492965C1 (en) Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions)
DE102013002559A1 (en) Single-screw extruder and process for plasticizing plastic polymers
US3295166A (en) Apparatus for extruding polytetrafluoroethylene tubing and wire coating
CN102554023A (en) Pipe local reducing method
WO2014193259A1 (en) Method and device for forming long hollow articles (variants)
RU2489253C1 (en) Method of extrusion of plasticized powder materials (versions) and device to this end (versions)
WO2014193260A1 (en) Method and device for extruding plasticized powdered materials (variants)
Pesin et al. Finite element modeling of shear strain in rolling with velocity asymmetry in multi-roll calibers
RU2272707C2 (en) Method for extruding plastic and plasticized materials and apparatus for performing the same
RU2641798C1 (en) Method for forming long-length rod articles with maximum cross-sectional area on single auger presses of equal or larger cross-sectional area of auger path and device for its implementation
JP7188234B2 (en) Cylindrical structure, manufacturing method and manufacturing apparatus for cylindrical structure
RU2790693C1 (en) Method for producing long hollow products from discrete or plasticized materials
RU2315117C2 (en) Method of deformation treatment of materials and device for realization of this method
RU2285738C1 (en) Method of thermo-mechanical treatment of two-phase titanium alloys
Pitayachaval et al. An Effect of Screw Extrusion Parameters on a Pottery Model Formed by a Clay Printing Machine
CN102658654A (en) Manufacture method of ultra-high molecular weight polyethylene plate
Pittayachaval et al. An Effect of Screw Extrusion Parameters on a Pottery Model Formed by a Clay Printing Machine
RU2782609C1 (en) Method for producing long rod products from discrete or plasticized materials
RU2498900C1 (en) Method of forming long-length sheets from plasticised materials and device to this end
CN105252229A (en) Processing technology of spiral cylinder surface bolt
BenIsa et al. THE EFFECT OF SPECIMEN’S GEOMETRY ONTHE UPSETTING TEST OF THE NANOSTRUCTURAL AL-6086 ALLOYMATERIAL PRODUCED BY EQUAL-CHANNEL ANGULAR PRESSING

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150507

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160313

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161210