RU2536849C1 - Method of producing bimetal multiple ply rod and wire articles - Google Patents

Method of producing bimetal multiple ply rod and wire articles Download PDF

Info

Publication number
RU2536849C1
RU2536849C1 RU2013135329/02A RU2013135329A RU2536849C1 RU 2536849 C1 RU2536849 C1 RU 2536849C1 RU 2013135329/02 A RU2013135329/02 A RU 2013135329/02A RU 2013135329 A RU2013135329 A RU 2013135329A RU 2536849 C1 RU2536849 C1 RU 2536849C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
layer
sectional area
cross
outer layer
Prior art date
Application number
RU2013135329/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Герман Леонидович Колмогоров
Юлия Александровна Бурдина
Татьяна Вячеславовна Чернова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2013135329/02A priority Critical patent/RU2536849C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536849C1 publication Critical patent/RU2536849C1/en

Links

Landscapes

  • Metal Extraction Processes (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used for production of bimetal multiple ply rod and wore articles. Proposed method comprises forming hook on article with sharpened and conical sections and drawing through tapered channel of monolithic drawing die. Drawing die working channel generatrix inclination to drawing axis is specified by mathematical relationship with allowance for factors including the material outer layer resistance to deformation, holdback tension strain, cross-section area ratio of layers.
EFFECT: lower drawing tension, power saving.

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства полиметаллических многослойных прутковых и проволочных изделий волочением.The invention relates to the processing of metals by pressure and is intended for the production of polymetallic multilayer bar and wire products by drawing.

Известно, что прутки и проволоку изготавливают по технологической схеме, совмещающей прокатку или прессование заготовки с последующим волочением полиметаллической многослойной заготовки через конические волоки.It is known that the rods and wire are made according to the technological scheme, combining the rolling or pressing of the workpiece with the subsequent drawing of a polymetallic multilayer workpiece through conical dies.

При деформировании в волочильном инструменте заготовки возникает напряжение волочения, которое может приводить к обрыву переднего конца заготовки (см. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. - М.: Металлургия, 1971. - с.17).When deforming a workpiece in a drawing tool, a drawing stress arises, which can lead to a break in the front end of the workpiece (see Perlin I.L., Yermanok M.Z. Drawing Theory. - M.: Metallurgy, 1971. - p.17).

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ волочения изделий (см. патент РФ №2310533 от 20.11.2007, кл. В21С 1/00), включающий предварительное формирование захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки. Используют волоку, угол наклона образующей рабочего канала которой составляетThe closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the method of drawing products (see RF patent No. 2310533 dated 11/20/2007, class B21C 1/00), including the preliminary formation of the gripper with pointed and conical sections and subsequent drawing through the working monolithic die channel. Use a die, the angle of inclination of the generatrix of the working channel which is

α в = a r c t g ( 1 , 414 ln λ f ) ,                                            ( 1 )

Figure 00000001
α at = a r c t g ( one , 414 ln λ f ) , ( one )
Figure 00000001

где λ = d 0 2 / d 1 2

Figure 00000002
- вытяжка при волочении; d0, d1 - внешний диаметр прутка или проволоки до и после деформации соответственно; f - коэффициент внешнего трения в очаге деформации при волочении. Данный способ принят в качестве прототипа.Where λ = d 0 2 / d one 2
Figure 00000002
- hood when drawing; d 0 , d 1 - the outer diameter of the rod or wire before and after deformation, respectively; f is the coefficient of external friction in the deformation zone during drawing. This method is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого решения, - предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки.Signs of the prototype, which coincides with the features of the proposed solution, is the preliminary formation on the product grips with pointed and conical sections and subsequent drawing through the working channel of a monolithic die.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что процесс волочения имеет повышенные напряжение и энергоемкость. Это объясняется тем, что способ не обеспечивает минимальное значение напряжения волочения и приводит к повышенной энергоемкости процесса волочения. Кроме того, известный способ не учитывает влияние геометрических соотношений слоев полиметалла и их механических свойств на напряжение, поскольку в зависимости от геометрических соотношений слоев полиметалла и их механических свойств напряжение волочения будет различным.The disadvantage of this method, adopted as a prototype, is that the drawing process has increased voltage and energy intensity. This is because the method does not provide the minimum value of the drawing voltage and leads to increased energy intensity of the drawing process. In addition, the known method does not take into account the influence of the geometric ratios of the polymetal layers and their mechanical properties on the voltage, since depending on the geometric ratios of the polymetal layers and their mechanical properties, the drawing voltage will be different.

Задачей изобретения является снижение напряжения волочения и энергоемкости процесса волочения полиметаллических многослойных прутковых и проволочных изделий, повышение единичных обжатий и качества протягиваемых полиметаллических многослойных изделий за счет оптимизации угла наклона образующей рабочего канала волочильного инструмента.The objective of the invention is to reduce the drawing voltage and energy consumption of the process of drawing polymetallic multilayer bar and wire products, increase single compressions and the quality of stretched polymetallic multilayer products by optimizing the angle of inclination of the generatrix of the working channel of the drawing tool.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе, включающем предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки, используют волоку, угол наклона образующей рабочего канала к оси волочения которой составляетThe problem was solved due to the fact that in the known method, including the preliminary formation on the product grips with pointed and conical sections and subsequent drawing through the working channel of a monolithic die, use a die, the angle of inclination of the generatrix of the working channel to the axis of drawing which is

α в о п т = a r c t g 1 , 41 f ln λ ( σ s n σ 0 ) F n ¯ i = 1 n σ s i F i ¯ ,                               ( 2 )

Figure 00000003
α at about P t = a r c t g one , 41 f ln λ ( σ s n - σ 0 ) F n ¯ i = one n σ s i F i ¯ , ( 2 )
Figure 00000003

где f - коэффициент внешнего трения между волокой и наружной поверхностью заготовки;where f is the coefficient of external friction between the die and the outer surface of the workpiece;

λ=F0/F1 - вытяжка при волочении;λ = F 0 / F 1 - drawing during drawing;

F0 и F1 - площадь сечения заготовки до и после прохода соответственно;F 0 and F 1 - the cross-sectional area of the workpiece before and after the passage, respectively;

σsn - сопротивление деформации материала наружного слоя;σ sn is the deformation resistance of the material of the outer layer;

σ0 - напряжение противонатяжения;σ 0 - stress tension;

F n ¯ = F n / F 1

Figure 00000004
- относительная площадь наружного слоя заготовки; F n ¯ = F n / F one
Figure 00000004
- the relative area of the outer layer of the workpiece;

Fn - площадь сечения наружного слоя заготовки;F n is the cross-sectional area of the outer layer of the workpiece;

σsi - сопротивление деформации материала i-того слоя заготовки;σ si is the deformation resistance of the material of the i-th layer of the workpiece;

F i ¯ = F i / F 1

Figure 00000005
- относительная площадь сечения i-того слоя заготовки; F i ¯ = F i / F one
Figure 00000005
- the relative cross-sectional area of the i-th layer of the workpiece;

Fi - площадь сечения i-того слоя заготовки.F i - sectional area of the i-th layer of the workpiece.

Признаки заявляемого способа, отличительные от прототипа, используют волоку, угол наклона образующей рабочего канала к оси волочения которой определяют по приведенной выше формуле 2.The features of the proposed method, distinctive from the prototype, use a drag, the angle of inclination of the generatrix of the working channel to the axis of drawing which is determined by the above formula 2.

В большинстве случаев волочения полиметаллических многослойных заготовок принудительное противонатяжение отсутствует (σ0=0), поэтому формула (2) принимает видIn most cases of drawing polymetallic multilayer billets, there is no forced drag (σ 0 = 0), therefore, formula (2) takes the form

α в = a r c t g 1 , 414 f ln λ σ s n F n ¯ i = 1 n σ s i F i ¯ .                                         ( 3 )

Figure 00000006
α at = a r c t g one , 414 f ln λ σ s n F n ¯ i = one n σ s i F i ¯ . ( 3 )
Figure 00000006

В реальных условиях волочения напряжение волочения полиметаллической многослойной заготовки определяется по формуле (см. Механика композиционных материалов и конструкций. 2010 - Том 18, №2. С.-267-272)In real drawing conditions, the drawing voltage of a multimetal multilayer billet is determined by the formula (see. Mechanics of composite materials and structures. 2010 - Volume 18, No. 2. S.-267-272)

σ в о л = ( ln λ + 4 3 3 t g α в ) [ i = 1 n σ s i F i ¯ + f c t g α П ( σ s n σ 0 ) F n ¯ ] + σ 0 ,                ( 4 )

Figure 00000007
σ at about l = ( ln λ + four 3 3 t g α at ) [ i = one n σ s i F i ¯ + f c t g α P ( σ s n - σ 0 ) F n ¯ ] + σ 0 , ( four )
Figure 00000007

где σsi - сопротивление деформации материала i-того слоя заготовки;where σ si is the deformation resistance of the material of the i-th layer of the workpiece;

σsn - сопротивление деформации материала наружного слоя;σ sn is the deformation resistance of the material of the outer layer;

F i ¯ = F i / F 1

Figure 00000008
- относительная площадь сечения i-того слоя заготовки; F i ¯ = F i / F one
Figure 00000008
- the relative cross-sectional area of the i-th layer of the workpiece;

F n ¯ = F n / F 1

Figure 00000009
- относительная площадь наружного слоя заготовки; F n ¯ = F n / F one
Figure 00000009
- the relative area of the outer layer of the workpiece;

λ=F0/F1 - вытяжка при волочении;λ = F 0 / F 1 - drawing during drawing;

F0 и F1 - площадь сечения заготовки до и после прохода соответственно;F 0 and F 1 - the cross-sectional area of the workpiece before and after the passage, respectively;

αв - угол наклона образующей инструмента к оси волочения;α in - the angle of inclination of the generatrix of the tool to the axis of the drawing;

αП - приведенный угол волоки tgαП=0,65tgαв; f - коэффициент внешнего трения между волокой и наружной поверхностью заготовки;α P - reduced die angle tgα П = 0,65tgα в ; f is the coefficient of external friction between the die and the outer surface of the workpiece;

Σ - знак суммирования;Σ is the summation sign;

σ0 - напряжение противонатяжения.σ 0 - stress tension.

Минимальное значение напряжения волочения и соответственно усилия волочения полиметаллической многослойной заготовки, а также энергоемкости процесса, обеспечивается из условия равенства нулю производной от напряжения волочения по тангенсу угла наклона образующей рабочего канала волочильного инструмента, а именноThe minimum value of the drawing voltage and, accordingly, the drawing force of the polymetallic multilayer workpiece, as well as the energy intensity of the process, is ensured from the condition that the derivative of the drawing voltage with respect to the tangent of the inclination angle of the generatrix of the working channel of the drawing tool is equal to zero, namely

d σ в о л d ( t g α в ) = 0                                                 ( 5 )

Figure 00000010
d σ at about l d ( t g α at ) = 0 ( 5 )
Figure 00000010

Продифференцировав выражение (4) согласно условию (5), после преобразований получим уравнение для определения оптимального значения tgαв Differentiating expression (4) according to condition (5), after transformations, we obtain the equation for determining the optimal value of tgα in

t g α в = 1 , 41 f ln λ ( σ s n σ 0 ) F n ¯ i = 1 n σ s i F i ¯ ,                      ( 6 )

Figure 00000011
t g α at = one , 41 f ln λ ( σ s n - σ 0 ) F n ¯ i = one n σ s i F i ¯ , ( 6 )
Figure 00000011

и соответственноand correspondingly

α в о п т = a r c t g 1 , 41 f ln λ ( σ s n σ 0 ) F n ¯ i = 1 n σ s i F i ¯ .                            ( 7 )

Figure 00000012
α at about P t = a r c t g one , 41 f ln λ ( σ s n - σ 0 ) F n ¯ i = one n σ s i F i ¯ . ( 7 )
Figure 00000012

Соотношение (7) обеспечивает минимальное значение напряжения волочения и минимальную энергоемкость процесса волочения полиметаллической многослойной заготовки.Relation (7) provides the minimum value of the drawing voltage and the minimum energy consumption of the process of drawing a polymetallic multilayer workpiece.

В случае отсутствия противонатяжения (σ0=0) из формулы (6) получим оптимальный угол наклона образующей рабочего наклона волокиIn the absence of counter-tension (σ 0 = 0) from formula (6) we obtain the optimal angle of inclination of the generatrix of the working inclination of the die

α в о п т = a r c t g 1 , 41 f ln λ σ s n F n ¯ i = 1 n σ s i F i ¯ .                                      ( 8 )

Figure 00000013
α at about P t = a r c t g one , 41 f ln λ σ s n F n ¯ i = one n σ s i F i ¯ . ( 8 )
Figure 00000013

Пример конкретной реализации предлагаемого способа.An example of a specific implementation of the proposed method.

Предлагаемый способ использован для волочения полиметаллической заготовки низкотемпературного сверхпроводника, состоящего из медного сердечника, промежуточных слоев из сверхпроводникового ниобия и медной стабилизирующей оболочки. При этом геометрические и физические соотношения составляли: F 1 ¯ = 0 , 1

Figure 00000014
; F n ¯ = F 1 ¯ * i ( i = 1 n )
Figure 00000015
, σsisi-2=310 МПа; σsn-1=250 МПа. При волочении заготовки через волочильный инструмент с αв=10° без противонатяжения и вытяжки λ=1,15 при коэффициенте трения f=0,1 среднее напряжение полиметаллической заготовки волочения составило 117 МПа.The proposed method is used for drawing a polymetallic billet of a low-temperature superconductor, consisting of a copper core, intermediate layers of superconducting niobium and a copper stabilizing shell. In this case, the geometric and physical relationships were: F one ¯ = 0 , one
Figure 00000014
; F n ¯ = F one ¯ * i ( i = one ... n )
Figure 00000015
, σ si = σ si-2 = 310 MPa; σ sn-1 = 250 MPa. When drawing a workpiece through a drawing tool with α at = 10 ° without anti-tension and drawing λ = 1.15 with a friction coefficient f = 0.1, the average voltage of the polymetallic drawing workpiece was 117 MPa.

По формуле (2) предлагаемого способа определили оптимальный угол конусности волочильного инструмента, получили α в о п т = 5 , 7

Figure 00000016
. После изготовления инструмента с оптимальной конусностью провели волочение заготовки с прежними технологическими параметрами, среднее напряжение волочения при этом оказалось равным 97 МПа.By the formula (2) of the proposed method, the optimal taper angle of the drawing tool was determined, and α at about P t = 5 , 7
Figure 00000016
. After manufacturing the tool with optimal taper, a workpiece was drawn with the same technological parameters, and the average drawing voltage turned out to be 97 MPa.

Таким образом, снижение среднего напряжения волочения при использовании предлагаемого способа составило 17%.Thus, the decrease in the average drawing voltage when using the proposed method was 17%.

При снижении напряжения волочения появляется возможность повышения обжатий при волочении и снижения кратности маршрутов волочения. Снижение напряжения волочения уменьшает также вероятность обрыва переднего конца заготовки и разрушения компонентов полиметаллической многослойной заготовки, повышая тем самым качество протягиваемых изделий.With a decrease in the drawing voltage, it becomes possible to increase the reductions during drawing and to reduce the multiplicity of drawing routes. Reducing the drawing voltage also reduces the likelihood of breakage of the front end of the workpiece and the destruction of the components of the polymetallic multilayer workpiece, thereby increasing the quality of the drawn products.

Claims (1)

Способ волочения полиметаллических многослойных прутковых и проволочных изделий, включающий предварительное формирование на изделии захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной волоки, отличающийся тем, что используют волоку, угол наклона образующей рабочего канала к оси волочения которой составляет
Figure 00000017
,
где f - коэффициент внешнего трения между волокой и наружной поверхностью заготовки;
λ=F0/F1 - вытяжка при волочении;
F0 и F1 - площадь сечения заготовки до и после прохода соответственно;
σsn - сопротивление деформации материала наружного слоя;
σ0 - напряжение противонатяжения;
Figure 00000018
- относительная площадь наружного слоя заготовки;
Fn - площадь сечения наружного слоя заготовки;
σsi - сопротивление деформации материала i-того слоя заготовки;
Figure 00000019
- относительная площадь сечения i-того слоя заготовки;
Fi - площадь сечения i-того слоя заготовки.
The method of drawing polymetallic multilayer rod and wire products, including pre-forming on the product grips with pointed and conical sections and subsequent drawing through the working channel of a monolithic fiber, characterized in that they use a fiber, the angle of inclination of the generatrix of the working channel to the axis of drawing which is
Figure 00000017
,
where f is the coefficient of external friction between the die and the outer surface of the workpiece;
λ = F 0 / F 1 - drawing during drawing;
F 0 and F 1 - the cross-sectional area of the workpiece before and after the passage, respectively;
σ sn is the deformation resistance of the material of the outer layer;
σ 0 - stress tension;
Figure 00000018
- the relative area of the outer layer of the workpiece;
F n is the cross-sectional area of the outer layer of the workpiece;
σ si is the deformation resistance of the material of the i-th layer of the workpiece;
Figure 00000019
- the relative cross-sectional area of the i-th layer of the workpiece;
F i - sectional area of the i-th layer of the workpiece.
RU2013135329/02A 2013-07-26 2013-07-26 Method of producing bimetal multiple ply rod and wire articles RU2536849C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013135329/02A RU2536849C1 (en) 2013-07-26 2013-07-26 Method of producing bimetal multiple ply rod and wire articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013135329/02A RU2536849C1 (en) 2013-07-26 2013-07-26 Method of producing bimetal multiple ply rod and wire articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2536849C1 true RU2536849C1 (en) 2014-12-27

Family

ID=53287490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013135329/02A RU2536849C1 (en) 2013-07-26 2013-07-26 Method of producing bimetal multiple ply rod and wire articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536849C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669260C1 (en) * 2017-09-12 2018-10-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing trimetal rod and wire articles

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1245375A1 (en) * 1984-10-29 1986-07-23 Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева Method of drawing articles
US5357776A (en) * 1993-06-16 1994-10-25 Avibank Mfg., Inc. Method of forming bushing rings
RU2113301C1 (en) * 1996-03-14 1998-06-20 Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов Method for deformation of axisymmetrical billets
RU2126731C1 (en) * 1998-04-27 1999-02-27 Пермский государственный технический университет Article drawing method
RU2310533C1 (en) * 2006-04-13 2007-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" Article drawing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1245375A1 (en) * 1984-10-29 1986-07-23 Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева Method of drawing articles
US5357776A (en) * 1993-06-16 1994-10-25 Avibank Mfg., Inc. Method of forming bushing rings
RU2113301C1 (en) * 1996-03-14 1998-06-20 Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов Method for deformation of axisymmetrical billets
RU2126731C1 (en) * 1998-04-27 1999-02-27 Пермский государственный технический университет Article drawing method
RU2310533C1 (en) * 2006-04-13 2007-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" Article drawing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669260C1 (en) * 2017-09-12 2018-10-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing trimetal rod and wire articles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Explorative study of tandem skew rolling process for producing seamless steel tubes
US7895870B2 (en) Method for producing ultra thin wall metallic tube with cold working process
CA2646020C (en) Method for producing ultra thin wall metallic tube by cold rolling method
Sergey et al. Influence of combined process “rolling-pressing” on microstructure and mechanical properties of copper
Zaharia et al. Multiple direct extrusion: A new technique in grain refinement
Rudskoi et al. On the development of the new technology of severe plastic deformation in metal forming
Lezhnev et al. Development and research of combined process of “equal channel angular pressing–drawing”
RU2536849C1 (en) Method of producing bimetal multiple ply rod and wire articles
CN103962403B (en) Heavy caliber pipe squeezes to pull out and subtracts wall method
RU2492011C1 (en) Method of producing trimetal rod and wire articles
CN106862863A (en) A kind of preparation processing method of the ultra-thin titanium alloy shell of great diameter and long
RU2669260C1 (en) Method of producing trimetal rod and wire articles
Michalczyk et al. Study on the Influence of Temperature, Velocity and Shape of Tools on the Combined Process of Extrusion and Broaching of the Deep Sleeve with the Bottom Made of the AZ31 Alloy
RU2480301C1 (en) Method of producing bimetal rod and wire articles
CN103866212B (en) A kind of preparation technology of Discontinuous Reinforcement aluminum base composite material thin wall tubing
RU2404873C1 (en) Method of wire and bar drawing
RU2528302C1 (en) Method of pressing of bimetallic billets
RU2310533C1 (en) Article drawing method
Dovzhenko et al. New technology of combined machining of aluminium alloys
RU2753395C1 (en) Method for production of trimetallic bar and wire products
RU2553747C1 (en) Method of deformation of monometallic rod and wire products
Kliber Advanced forming technology
RU2697114C1 (en) Method of making rod-shaped parts with a head
RU108326U1 (en) TECHNOLOGICAL TOOL OF A THREE-SWEEL CROSS-SCREW ROLLING MACHINE
JP2711129B2 (en) Manufacturing method of titanium seamless pipe

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180727