RU2537635C1 - Pressure treatment method of long workpieces from metals and alloys - Google Patents

Pressure treatment method of long workpieces from metals and alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2537635C1
RU2537635C1 RU2013134373/02A RU2013134373A RU2537635C1 RU 2537635 C1 RU2537635 C1 RU 2537635C1 RU 2013134373/02 A RU2013134373/02 A RU 2013134373/02A RU 2013134373 A RU2013134373 A RU 2013134373A RU 2537635 C1 RU2537635 C1 RU 2537635C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
tool
motors
moving
deformation
Prior art date
Application number
RU2013134373/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Сергеевич Матвеев
Алексей Васильевич Манин
Юлия Валентиновна Семенова
Александр Валерьевич Иванов
Юлия Сергеевна Шумкина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева"
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 "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева"
Priority to RU2013134373/02A priority Critical patent/RU2537635C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2537635C1 publication Critical patent/RU2537635C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: workpiece is arranged in two supporting and moving supports; tensile and compressive stresses are created by movement of the workpiece through a tool with creation of an electroplastic effect by using pulse or direct current. As the tool, a die with equal cross channels is used, and as supports supporting and moving the workpiece and at the same time as a source of pulse or direct current, reversible line motors are used. Tensile and compressive stresses are created with a combination of force action directions; for that purpose, reversing of line motors is performed, and the value of created stresses is controlled by variation of the value of forces developed by the motors.
EFFECT: improving mechanical properties of metal due to formation in it of fine-grained equiaxial structure.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением с использованием интенсивной пластической деформации и предназначено для получения нанокристаллической структуры металлов в длинномерных заготовках, например прутках, проволоке и т.п. для повышения их механических свойств.The invention relates to the field of metal forming using intense plastic deformation and is intended to produce a nanocrystalline metal structure in long workpieces, such as rods, wire, etc. to increase their mechanical properties.

Известен способ обработки длинномерных заготовок давлением (Патент РФ №2417857, МПК B21J 5/06, заявл. 11.01.2010, опубл. 10.05.2011), включающий подачу заготовки в рабочий канал, образованный между вращающимся диском и неподвижной ограничивающей основой. На выходе рабочего канала обеспечивают изменение его направления посредством опорной детали, установленной в кольцевой канавке. Продвижение заготовки по рабочему каналу в направлении его выхода производят вращением диска и осуществляют при этом непрерывное равноканальное угловое прессование без значительного изменения поперечного сечения заготовки. Непрерывное равноканальное угловое прессование заготовки осуществляют поэтапно. На каждом этапе последовательно уменьшают поперечное сечение рабочего канала. Заготовку перед каждым последующим этапом прессования подвергают формообразующей пластической деформации. Температура деформации ниже температуры рекристаллизации обрабатываемого материала. В результате обеспечивается повышение механических свойств обрабатываемого материала за счет более интенсивного измельчения структуры.A known method of processing long workpieces by pressure (RF Patent No. 2417857, IPC B21J 5/06, application. January 11, 2010, published May 10, 2011), comprising feeding the workpiece into a working channel formed between a rotating disk and a stationary bounding base. At the output of the working channel, a change in its direction is provided by means of a support part installed in the annular groove. The workpiece is advanced along the working channel in the direction of its exit by rotating the disk and continuous equal-channel angular pressing is carried out without significant change in the cross section of the workpiece. Continuous equal-channel angular pressing of the workpiece is carried out in stages. At each stage, the cross section of the working channel is successively reduced. The blank before each subsequent pressing step is subjected to a plastic forming strain. The deformation temperature is lower than the temperature of recrystallization of the processed material. The result is an increase in the mechanical properties of the processed material due to more intensive grinding of the structure.

Недостатки известного способа заключаются в следующем.The disadvantages of this method are as follows.

1. Ввиду того что продвижение заготовки по рабочему каналу осуществляют с помощью вращающегося диска, то при обработке пластичных металлов силы трения, возникающие между заготовкой и стенкой желоба, вызывают искажение поперечного сечения заготовки, обуславливая включение (при необходимости) в процесс обработки материала операций по восстановлению первоначальной формы сечения заготовки. При этом после каждого этапа равноканального углового прессования для осуществления формообразующих операций пластического деформирования заготовку извлекают из рабочего канала. Это повышает трудоемкость обработки материала заготовки. Кроме того, реализация способа предполагает создание устройства, оснащенного электродвигателем, обеспечивающим вращение центрального вала. При этом неизбежны потери мощности электродвигателя на преодоление сил трения во вращающихся элементах устройства, что приводит к повышению энергоемкости при реализации способа.1. Due to the fact that the advancement of the workpiece along the working channel is carried out using a rotating disk, during the processing of ductile metals the frictional forces arising between the workpiece and the wall of the trough cause distortion of the cross section of the workpiece, causing the inclusion (if necessary) in the process of processing material to restore the original cross-sectional shape of the workpiece. Moreover, after each stage of equal-channel angular pressing for the implementation of the forming operations of plastic deformation, the workpiece is removed from the working channel. This increases the complexity of processing the workpiece material. In addition, the implementation of the method involves the creation of a device equipped with an electric motor that rotates the central shaft. In this case, inevitable loss of electric motor power to overcome friction in the rotating elements of the device, which leads to an increase in energy consumption during the implementation of the method.

2. Так как заготовка в процессе обработки накапливает одни и те же деформации по своей длине, то способ не позволяет получать на различных частях заготовки по ее длине различных нормированных механических свойств материала. Это ограничивает технологические возможности способа.2. Since the preform during the processing accumulates the same deformations along its length, the method does not allow to obtain various normalized mechanical properties of the material on different parts of the preform along its length. This limits the technological capabilities of the method.

Также известен способ обработки давлением длинномерных заготовок из металлов и сплавов (Патент РФ №2159162, МПК B21C 37/04, B21J 5/08, заявл. 01.10.1998, опубл. 20.11.2000), при котором заготовку устанавливают в две опоры, перемещающиеся с помощью привода, и осуществляют деформацию заготовки по различным схемам: выполняют редуцирование инструментом, имеющим возможность относительных перемещений вдоль и поперек оси заготовки и относительной обкатки его поверхности, например роликом, при этом заданную степень деформации обеспечивают, используя, по крайней мере, также одну из схем деформации, реализуемой при кручении, осадке или растяжении, которые осуществляют с помощью опор, имеющих возможность воздействия на заготовку силами, соответствующими схемам деформации. Температуру деформируемого участка, необходимую для получения заданных структуры и физико-механических свойств в материале заготовки, создают с помощью печи, которую перемещают вдоль заготовки.Also known is a method of pressure treatment of long workpieces of metals and alloys (RF Patent No. 2159162, IPC B21C 37/04, B21J 5/08, application form 01.10.1998, publ. 20.11.2000), in which the workpiece is installed in two supports moving with the help of the drive, and the workpiece is deformed according to various schemes: they are reduced by a tool with the possibility of relative displacements along and across the axis of the workpiece and relative rolling of its surface, for example, with a roller, while the specified degree of deformation is provided using at least also one of the schemes of deformation realized during torsion, upset, or tension, which are carried out using supports having the ability to influence the workpiece by forces corresponding to the deformation schemes. The temperature of the deformable section, necessary to obtain the desired structure and physico-mechanical properties in the workpiece material, is created using a furnace, which is moved along the workpiece.

Такой способ требует сложного оборудования, такого как подвижные опоры, выполненные с возможностью силового воздействия на заготовку, наличие специальной печи, также имеющей возможность перемещения вдоль заготовки, наличие роликов. Такой способ является длительным и трудоемким.This method requires sophisticated equipment, such as movable bearings, made with the possibility of force acting on the workpiece, the presence of a special furnace, also having the ability to move along the workpiece, the presence of rollers. This method is long and laborious.

Также известен способ обработки давлением длинномерных заготовок из металлов и сплавов, включающий деформацию, по крайней мере, участка длинномерной заготовки, преимущественно проволоки, которую размещают в двух опорах, поддерживающих и перемещающих заготовку, при этом деформацию обеспечивают созданием растягивающих напряжений в заготовке посредством перемещения заготовки через инструмент с созданием электропластического эффекта, который создают применением импульсного или постоянного тока. В качестве опор, поддерживающих и перемещающих заготовку, используют размоточный узел волочильной машины, инструментом является волока, а электропластический эффект обеспечивают источники переменного, постоянного или импульсного тока. Подведение электрического тока к проволоке во время волочения осуществляют роликовыми и щеточными контактами к участку проволоки, включающий очаг деформации, т.е. волоку (Спицын В.И., Троицкий О.А. Электропластическая деформация металлов - М.: Наука, 1985. Стр.34…36).Also known is a method of pressure treatment of long billets of metals and alloys, comprising deforming at least a portion of the long billet, mainly wire, which is placed in two supports supporting and moving the billet, the deformation being provided by tensile stresses in the billet by moving the billet through instrument with the creation of an electroplastic effect, which is created by applying pulsed or direct current. As supports supporting and moving the workpiece, an unwinding unit of a drawing machine is used, the tool is a draw, and the sources of alternating, direct or pulsed current provide an electroplastic effect. The supply of electric current to the wire during drawing is carried out by roller and brush contacts to a section of wire, including a deformation zone, i.e. dragging (Spitsyn V.I., Troitsky O.A. Electroplastic deformation of metals - M .: Nauka, 1985. Pages 34 ... 36).

Механизм электроимпульсного воздействия тока обеспечивает активное залечивание микронесплошностей материала заготовки под действием градиентов термомеханических сжимающих напряжений, возникающих на границе дефекта во время пропускания импульсного электрического тока. Этот процесс происходит во время прохождения заготовки через волоку.The mechanism of electropulse current exposure provides active healing of micro-discontinuities in the workpiece material under the influence of gradients of thermomechanical compressive stresses that arise at the defect boundary during transmission of pulsed electric current. This process occurs during the passage of the workpiece through the die.

Однако для получения наноструктурированного материала одного прохода может быть недостаточно вследствие малой степени накапливаемой деформации, а использование волоки в качестве инструмента не позволяет совершать возвратно - поступательное перемещение заготовки для более интенсивного дробления зерен материала. В этом случае надо переустанавливать заготовку, что делает способ трудоемким и малопроизводительным.However, to obtain a nanostructured material, one pass may not be enough due to the small degree of accumulated deformation, and the use of a die as a tool does not allow the reciprocating movement of the workpiece for more intensive crushing of material grains. In this case, it is necessary to reinstall the workpiece, which makes the method time-consuming and inefficient.

Импульсное воздействие тока на материал заготовки осуществляется в области инструмента, т.е. в волоку поступает материал, имеющий незалеченные микронесплошности.The pulse action of the current on the workpiece material is carried out in the tool area, i.e. material having untreated microcontinuities enters the die.

Кроме того, раздельное выполнение опор и источника тока делает устройство для реализации этого способа сложным и неудобным в использовании.In addition, the separate implementation of the supports and the current source makes the device for implementing this method difficult and inconvenient to use.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является обеспечение высокой степени наноструктурирования материала за счет повышения качества материала, поступающего в инструмент, путем обеспечения формирования в материале мелкозернистой равноосной структуры уже в опорах, возможность обеспечения возвратно-поступательного перемещения заготовки через инструмент необходимое число раз без переустановки заготовки, а также возможность регулирования и силы, проталкивающей заготовку через инструмент. Кроме того, техническим результатом является упрощение устройства, реализующего способ, за счет выполнения опорами не только поддерживающих и перемещающих заготовку функций, но и функции источника тока.The technical result to which the invention is directed is to provide a high degree of nanostructuring of the material by improving the quality of the material entering the tool, by ensuring the formation of a fine-grained equiaxial structure in the material already in the supports, the ability to provide reciprocating movement of the workpiece through the tool the required number of times without reinstalling the workpiece, as well as the ability to control and the force pushing the workpiece through the tool. In addition, the technical result is the simplification of the device that implements the method, due to the implementation of the supports not only supporting and moving the workpiece functions, but also the functions of the current source.

Заявляемый технический результат достигается тем, что способ обработки давлением длинномерных заготовок из металлов и сплавов включает деформацию, по крайней мере, участка длинномерной заготовки, преимущественно проволоки, которую размещают в двух опорах, поддерживающих и перемещающих заготовку. Деформацию обеспечивают созданием растягивающих напряжений в заготовке посредством перемещения заготовки через инструмент с созданием электропластического эффекта с применением импульсного или постоянного тока.The claimed technical result is achieved in that the method of pressure treatment of long billets of metals and alloys involves the deformation of at least a portion of a long billet, mainly wire, which is placed in two supports supporting and moving the billet. The deformation is provided by the creation of tensile stresses in the workpiece by moving the workpiece through the tool with the creation of an electroplastic effect using pulsed or direct current.

Новым в изобретении является то, что в качестве инструмента используют матрицу с равными пересекающимися каналами, а в качестве опор, поддерживающих и перемещающих заготовку, и одновременно источника импульсного или постоянного тока - реверсивные линейные электродвигатели, при этом деформацию заготовки также осуществляют сжимающими напряжениями. Растягивающие и сжимающие напряжения в заготовке создают комбинацией направлений действия сил, для чего осуществляют реверсирование линейных двигателей, а величину создаваемых напряжений регулируют изменением величины сил, развиваемых двигателями.New in the invention is that a matrix with equal intersecting channels is used as a tool, and reversible linear electric motors are used as supports supporting and moving the workpiece, and at the same time a source of pulsed or direct current, while the workpiece is also deformed by compressive stresses. Tensile and compressive stresses in the workpiece are created by a combination of the directions of action of the forces, for which linear motors are reversed, and the magnitude of the generated stresses is controlled by changing the magnitude of the forces developed by the motors.

Способ иллюстрируется чертежами, где:The method is illustrated by drawings, where:

фиг.1 - вариант реализации равноканального углового прессования длинномерной заготовки под воздействием проталкивающей силы со стороны основного линейного двигателя и наложением на очаг пластической деформации сжимающих или растягивающих напряжений вспомогательным линейным двигателем;figure 1 is an embodiment of equal channel angular pressing of a long workpiece under the influence of a pushing force from the side of the main linear motor and the application of compressive or tensile stresses to the focus of plastic deformation by the auxiliary linear motor;

фиг.2 - длинномерная заготовка с различной нанокристаллической структурой по ее длине.figure 2 - lengthy workpiece with different nanocrystalline structure along its length.

фиг.3 - вариант реализации последовательного равноканального углового прессования длинномерной заготовки в нескольких матрицах;figure 3 is an embodiment of a sequential equal channel angular pressing of a long workpiece in several matrices;

фиг.4 - сечение А-А фиг.3.figure 4 - section aa figure 3.

Устройство для реализации способа включает матрицу 1 (фиг.1), имеющую пересекающиеся каналы 2 и 3, поперечные сечения которых равны поперечному сечению обрабатываемой заготовки. На входе матрицы установлен основной реверсивный линейный двигатель со статорами 4 и 5, а на выходе из матрицы - дополнительный реверсивный линейный двигатель со статорами 6 и 7. Управление двигателями осуществляют блоком управления 8.A device for implementing the method includes a matrix 1 (Fig. 1) having intersecting channels 2 and 3, the cross sections of which are equal to the cross section of the workpiece being processed. At the input of the matrix, the main reverse linear motor with stators 4 and 5 is installed, and at the exit from the matrix, an additional reverse linear motor with stators 6 and 7 is installed. The engines are controlled by the control unit 8.

Способ обработки длинномерных заготовок из металлов и сплавов, преимущественно проволоки, осуществляют следующим образом.The method of processing long billets of metals and alloys, mainly wire, is as follows.

Заготовку 9, которая может быть как в виде проволоки круглого или иного поперечного сечения, так и в виде полос различных поперечных сечений, размещают между статорами 4 и 5 реверсивного линейного двигателя, который выполняет функцию ее опоры, а заготовка является вторичным элементом двигателя.The workpiece 9, which can be either in the form of a wire of round or other cross-section, or in the form of strips of different cross-sections, is placed between the stators 4 and 5 of the reverse linear motor, which performs the function of its support, and the workpiece is a secondary element of the engine.

При подключении статоров 4 и 5 двигателя к сети переменного тока образуется магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора между статорами 4, 5 и заготовкой. 9. Это перемещающееся магнитное поле пересекает обрабатываемую заготовку 9 и индуктирует в ней электродвижущую силу, под действием которой в заготовке 9 начнут протекать токи. Механизм электроипульсного воздействия тока обеспечивает активное залечивание микронесплошностей материала заготовки 9 уже в опорах - линейных двигателях - во время протекания через заготовку 9 импульсного электрического тока и в матрицу 1 заготовка 9 поступает с улучшенными физико-механическими свойствами, в частности с подготовленными благоприятными условиями (зависящими от плотности тока), для интенсификации формирования в материале мелкозернистой равноосной структуры при прохождению заготовкой очага пластической деформации в зоне пересечения каналов 2 и 3.When connecting the stators 4 and 5 of the motor to an alternating current network, a magnetic field is formed, the axis of which will move along the air gap between the stators 4, 5 and the workpiece. 9. This moving magnetic field crosses the workpiece 9 and induces an electromotive force in it, under the action of which currents begin to flow in the workpiece 9. The mechanism of electropulse current exposure provides active healing of micro-discontinuities in the workpiece 9 material already in the supports — linear motors — during the passage of a pulsed electric current through the workpiece 9 and into the matrix 1, the workpiece 9 arrives with improved physicomechanical properties, in particular, with prepared favorable conditions (depending on current density), to intensify the formation of a fine-grained equiaxial structure in the material when the preform passes through the focus of plastic deformation in the no intersection of channels 2 and 3.

Взаимодействие наведенных в заготовке токов с магнитным полем приводит к появлению силы Р, действующей по известному правилу Ленца, в направлении перемещения магнитного поля. При этом заготовка 9 получает перемещение через пересекающиеся каналы 2 и 3 матрицы 1. На выходе из матрицы 1 заготовку направляют в зазор между статорами 6 и 7 дополнительного реверсивного линейного двигателя. При работе линейного двигателя в заготовке будет наводиться электрический ток: постоянный или импульсный, что приводит к возникновению электропластического эффекта.The interaction of the induced currents in the workpiece with a magnetic field leads to the appearance of a force P acting according to the well-known Lenz rule in the direction of movement of the magnetic field. In this case, the workpiece 9 receives movement through the intersecting channels 2 and 3 of the matrix 1. At the exit from the matrix 1, the workpiece is sent to the gap between the stators 6 and 7 of the additional reverse linear motor. When the linear motor is operating, an electric current will be induced in the workpiece: direct or pulsed, which leads to the appearance of an electroplastic effect.

В процессе работы линейных двигателей обрабатываемая заготовка 9 подвергается нагреву, что повышает пластические свойства ее материала и снижает тем самым потребную силу P. Температура нагрева определяется конструкцией линейного двигателя, скоростью перемещения заготовки 9 через каналы 2, 3 матрицы, величиной зазора между заготовкой 9 и статорами 4, 5 основного двигателя и 6, 7 дополнительного линейного двигателя, а также физико-механическими свойствами материала обрабатываемой заготовки 9.In the process of operation of linear motors, the workpiece 9 is heated, which increases the plastic properties of its material and thereby reduces the required force P. The heating temperature is determined by the design of the linear motor, the speed of movement of the workpiece 9 through the channels 2, 3 of the matrix, the gap between the workpiece 9 and the stators 4, 5 of the main engine and 6, 7 of the additional linear motor, as well as physico-mechanical properties of the material of the workpiece 9.

Сила P, требующаяся для реализации равноканального углового прессования длинномерной заготовки, может быть определена с помощью энергетического метода, например методом баланса мощностей внешних и внутренних сил, прикладываемых к заготовке и расходуемых на преодоление сопротивления заготовки пластическому деформированию, в зоне пересекающихся каналов 2 и 3.The force P required to realize equal-channel angular pressing of a long workpiece can be determined using the energy method, for example, by balancing the power of external and internal forces applied to the workpiece and spent on overcoming the workpiece resistance to plastic deformation in the zone of intersecting channels 2 and 3.

Пример.Example.

Для обработки проволоки в холодном состоянии (материал: латунь марки Л62, напряжение текучести σS=300 МПа (30 кг/мм2), диаметр - 2 мм) равноканальным угловым прессованием через матрицу, имеющую протяженность каналов 2 и 3 до их пересечения по 10 мм и углом между пересекающимися каналами - 90°, необходима сила P=500,6 кг, тогда как экспериментально установлено, что при обработке заявляемым способом необходима сила P=390,3 кг.For processing wire in the cold state (material: L62 brass, flow stress σ S = 300 MPa (30 kg / mm2), diameter 2 mm) by equal-channel angular pressing through a die having a channel length of 2 and 3 to their intersection of 10 mm and the angle between the intersecting channels is 90 °, a force P = 500.6 kg is required, while it has been experimentally established that when processing by the claimed method, a force P = 390.3 kg is required.

Способ предусматривает также реализацию равноканального углового прессования длинномерной заготовки 9 совместным воздействием проталкивающей силы P со стороны основного линейного двигателя и наложением на очаг пластической деформации заготовки 9 сжимающих или растягивающих напряжений дополнительным линейным двигателем.The method also provides for the implementation of equal-channel angular pressing of a long workpiece 9 by the combined action of a pushing force P from the side of the main linear motor and the application of compressive or tensile stresses to the center of plastic deformation of the workpiece 9 by an additional linear motor.

При этом дополнительный линейный двигатель может работать (как и основной) как в импульсном, так и постоянном режимах, создавая дополнительную силу, прикладываемую к заготовке 9, в направлении движения заготовки 9 или противодействуя этому движению. В первом случае в очаге пластической деформации заготовки будут наводиться дополнительные растягивающие напряжения, во втором - сжимающие.In this case, the additional linear motor can operate (as well as the main one) both in pulsed and continuous modes, creating additional force applied to the workpiece 9 in the direction of movement of the workpiece 9 or counteracting this movement. In the first case, additional tensile stresses will be induced in the center of plastic deformation of the workpiece, and in the second, compressive stresses.

С точки зрения силовых параметров способа наложение на очаг деформации заготовки 9 растягивающих напряжений способствует уменьшению потребной технологической силы P, развиваемой основным линейным двигателем, а с технологической точки зрения - способствует расшатыванию кристаллической - структуры материала в очаге пластической деформации, способствуя ее дроблению.From the point of view of the force parameters of the method, the application of tensile stresses 9 on the deformation zone of the preform helps to reduce the required technological force P developed by the main linear motor, and from the technological point of view, it helps to loosen the crystal structure of the material in the center of plastic deformation, contributing to its crushing.

Наложение на очаг пластической деформации дополнительных сжимающих напряжений вызывает «смягчение» схемы напряженно-деформированного состояния заготовки, повышая ее пластичность. Это позволяет обрабатывать предложенным способом длинномерные заготовки из малопластичных в обычных условиях материалов.The imposition of additional compressive stresses on the plastic deformation zone causes a “softening” of the stress-strain state of the workpiece, increasing its ductility. This allows you to handle the proposed method, long workpieces from maloplastic materials under ordinary conditions.

Кроме того, в зависимости от программы, реализуемой блоком управления 8, вспомогательный линейный двигатель может развивать сжимающую силу больше силы P, развиваемой основным линейным двигателем, а основной линейный двигатель - работать в режиме вспомогательного двигателя или быть выключенным. В этом случае обрабатываемая заготовка 9 изменит направление перемещения относительно матрицы 1 и материал заготовки подвергнется вновь обработке деформацией сдвига в зоне пересечения каналов 2, 3 матрицы 1. При этом хотя положение плоскости сдвига в очаге пластической деформации сохраняется, однако направления сдвига, испытываемых кристаллической структурой материала на входе в очаг деформации и выходе будет изменено на противоположное по сравнению с первоначальным. Это приводит к увеличению степени накопленной заготовкой 9 деформации и способствует дальнейшему дроблению кристаллической структуры материала заготовки. В этом случае реализуется эффект Баушингера, который присущ всем металлам, взятым как в монокристаллическом, так и в поликристаллическом состояниях, причем как при малых, так и при конечных пластических деформациях, заключающийся в снижении сопротивления деформированию.In addition, depending on the program implemented by the control unit 8, the auxiliary linear motor can develop a compressive force greater than the force P developed by the main linear motor, and the main linear motor can operate in the auxiliary motor mode or be turned off. In this case, the workpiece 9 will change the direction of movement relative to the matrix 1 and the workpiece material will undergo a shear deformation treatment again in the zone of intersection of the channels 2, 3 of the matrix 1. In this case, although the position of the shear plane in the plastic deformation center is maintained, however, the shear directions experienced by the crystal structure of the material at the entrance to the deformation zone and the output will be reversed compared to the original. This leads to an increase in the degree of strain accumulated by the preform 9 and contributes to further crushing of the crystalline structure of the preform material. In this case, the Bausinger effect is realized, which is inherent in all metals taken in both single-crystal and polycrystalline states, both for small and final plastic strains, which consists in a decrease in deformation resistance.

Отмеченный выше прием реверсирования прессования заготовки может быть повторен n число раз задаваемым блоком управления 8 как ко всей обрабатываемой заготовке 9, так и к отдельным участкам по ее длине. При этом возникает возможность управления степенью дробления кристаллической структуры материала по длине заготовки 9, получая длинномерную заготовку (фиг.2) с заранее регламентированными структурой материала на ее участках, например участках 10 и 11, а следовательно и различными свойствами этих участков заготовки 9.The above method of reversing the pressing of a workpiece can be repeated n number of times set by the control unit 8 to both the entire workpiece 9 and to individual sections along its length. In this case, it becomes possible to control the degree of fragmentation of the crystalline structure of the material along the length of the workpiece 9, obtaining a long workpiece (figure 2) with pre-regulated material structure in its sections, for example, sections 10 and 11, and therefore the various properties of these sections of the workpiece 9.

Т.о. изобретение позволяет обеспечить высокую степень наноструктурирования материала заготовки за счет повышения качества материала, поступающего в инструмент, путем создания благоприятных условий по формированию в материале мелкозернистой равноосной структуры уже в опорах, возможность обеспечения возвратно-поступательного перемещения заготовки через инструмент необходимое число раз без переустановки заготовки. Способ позволяет также получать различные степени структурирования материала на отдельных участках заготовки.T.O. The invention allows to provide a high degree of nanostructuring of the workpiece material by improving the quality of the material entering the tool by creating favorable conditions for the formation of a fine-grained equiaxial structure in the supports already in support, the ability to provide reciprocating movement of the workpiece through the tool the required number of times without reinstalling the workpiece. The method also allows to obtain various degrees of structuring of the material in individual sections of the workpiece.

Кроме того, изобретение обеспечивает возможность регулирования силы, проталкивающей заготовку через инструмент.In addition, the invention provides the ability to control the force pushing the workpiece through the tool.

Устройство, реализующее способ, имеет более простую конструкцию за счет выполнения опорами не только поддерживающих и перемещающих заготовку функций, но и функции источника токаA device that implements the method has a simpler design due to the support not only supporting and moving the workpiece functions, but also the functions of the current source

При обработке материала заготовки в импульсном режиме работы основного и вспомогательного линейных двигателей, а также при работе одного из двигателей в импульсном, а другого в постоянном режиме возникает достаточно большое количество вариантов обработки материала заготовки.When processing the workpiece material in the pulsed mode of operation of the main and auxiliary linear motors, as well as when one of the engines is pulsed and the other in constant mode, a sufficiently large number of processing options for the workpiece material arise.

Дополнительно способ предусматривает многократную обработку материала длинномерных заготовок путем последовательного прессования заготовки через несколько матриц 1 (фиг.3), имеющих плоскости сдвига очагов пластической деформации, развернутые в пространстве друг относительно друга на угол α (фиг.4).Additionally, the method provides for multiple processing of the material of long workpieces by sequentially pressing the workpiece through several matrices 1 (Fig. 3) having shear planes of the centers of plastic deformation deployed in space relative to each other at an angle α (Fig. 4).

Claims (1)

Способ обработки давлением длинномерных заготовок из металлов и сплавов, включающий деформацию, по крайней мере, участка длинномерной заготовки, преимущественно проволоки, которую размещают в двух опорах, поддерживающих и перемещающих заготовку, при этом деформацию обеспечивают посредством создания напряжений в заготовке при ее перемещении через инструмент с созданием электропластического эффекта под воздействием импульсного или постоянного тока, отличающийся тем, что в качестве инструмента используют матрицу с равными пересекающимися каналами, а в качестве опор, поддерживающих и перемещающих заготовку, - реверсивные линейные электродвигатели, создающие импульсный или постоянный ток, при этом деформацию заготовки осуществляют растягивающими и сжимающими напряжениями, создаваемыми воздействием на нее комбинацией сил разных направлений посредством реверсирования линейных двигателей, причем величину создаваемых напряжений регулируют изменением величины сил, развиваемых упомянутыми двигателями. A method of pressure treatment of long workpieces made of metals and alloys, comprising deformation of at least a portion of a long workpiece, mainly a wire, which is placed in two supports supporting and moving the workpiece, while the deformation is provided by creating stresses in the workpiece as it moves through the tool with the creation of an electroplastic effect under the influence of pulsed or direct current, characterized in that as a tool using a matrix with equal intersecting provided by channels, and as supports supporting and moving the workpiece, reverse linear electric motors creating pulsed or direct current, while the workpiece is deformed by tensile and compressive stresses created by acting on it by a combination of forces of different directions by reversing linear motors, and the magnitude of voltages are regulated by changing the magnitude of the forces developed by the said motors.
RU2013134373/02A 2013-07-22 2013-07-22 Pressure treatment method of long workpieces from metals and alloys RU2537635C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134373/02A RU2537635C1 (en) 2013-07-22 2013-07-22 Pressure treatment method of long workpieces from metals and alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134373/02A RU2537635C1 (en) 2013-07-22 2013-07-22 Pressure treatment method of long workpieces from metals and alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2537635C1 true RU2537635C1 (en) 2015-01-10

Family

ID=53287814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013134373/02A RU2537635C1 (en) 2013-07-22 2013-07-22 Pressure treatment method of long workpieces from metals and alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2537635C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114798800A (en) * 2022-05-11 2022-07-29 中北大学 Preparation process of heavy rare earth magnesium alloy wire for electric arc additive

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU829241A1 (en) * 1979-04-09 1981-05-15 Ордена Трудового Красного Знамениинститут Физической Химии Ah Cccp Method of pressure working of metallic blank
US5904062A (en) * 1998-05-11 1999-05-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Equal channel angular extrusion of difficult-to-work alloys
RU2417858C2 (en) * 2005-09-07 2011-05-10 Смс Зимаг Акциенгезелльшафт Crystalliser component for continuous casting and method of its fabrication
RU2429926C1 (en) * 2010-02-08 2011-09-27 Учреждение РАН Институт физико-технических проблем Севера СО РАН Device for equal channel angular pressing of metals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU829241A1 (en) * 1979-04-09 1981-05-15 Ордена Трудового Красного Знамениинститут Физической Химии Ah Cccp Method of pressure working of metallic blank
US5904062A (en) * 1998-05-11 1999-05-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Equal channel angular extrusion of difficult-to-work alloys
RU2417858C2 (en) * 2005-09-07 2011-05-10 Смс Зимаг Акциенгезелльшафт Crystalliser component for continuous casting and method of its fabrication
RU2429926C1 (en) * 2010-02-08 2011-09-27 Учреждение РАН Институт физико-технических проблем Севера СО РАН Device for equal channel angular pressing of metals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114798800A (en) * 2022-05-11 2022-07-29 中北大学 Preparation process of heavy rare earth magnesium alloy wire for electric arc additive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lowe et al. The use of severe plastic deformation techniques in grain refinement
JP6062291B2 (en) Wire heating apparatus and wire heating method
Cleaver et al. Incremental profile ring rolling with axial and circumferential constraints
Kim et al. Evolution of the microstructure and mechanical properties of AZ61 alloy processed by half channel angular extrusion (HCAE), a novel severe plastic deformation process
Lipinska et al. Ultrafine-grained plates of Al-Mg-Si alloy obtained by incremental equal channel angular pressing: microstructure and mechanical properties
RU2537635C1 (en) Pressure treatment method of long workpieces from metals and alloys
Alexander New methods for severe plastic deformation processing
Li et al. Numerical and experimental analysis on multi-pass conventional spinning of the cylindrical part with GH3030
Lipińska et al. The influence of an ECAP-based deformation process on the microstructure and properties of electrolytic tough pitch copper
Ahmadkhanbeigi et al. Microstructure and mechanical properties of Al tube processed by friction stir tube back extrusion (FSTBE)
Hwang et al. The effect of microstructure and texture evolution on mechanical properties of low-carbon steel processed by the continuous hybrid process
Bruder et al. Severe plastic deformation by equal channel angular swaging
Guo et al. Microstructure, texture, and mechanical properties of continuously extruded and rolled AZ31 magnesium alloy sheets
Kuhfuss et al. Micro rotary swaging: process limitations and attempts to their extension
JP4748582B2 (en) Mandrel movable swaging machine
Abdulstaar et al. Fatigue behaviour of commercially pure aluminium processed by rotary swaging
RU2427664C2 (en) Procedure for formation of structure of light non-ferrous alloy with super-plastic properties
RU2653520C1 (en) Device for thermal flattening of shafts
Wei et al. Effect of annealing cooling rate on microstructure and mechanical property of 100Cr6 steel ring manufactured by cold ring rolling process
CN104874665B (en) Isothermal plasticity blanking shears material method
Huarte et al. Optical and mechanical properties of an Al–Mg alloy processed by ECAE
He et al. Production of very fine grained Mg–3% Al–1% Zn alloy by continuous extrusion forming (Conform)
Neugebauer et al. Severe plastic deformation by incremental bulk metal forming
Luis et al. Development of Nano-structured AA1050 by ECAE and Thermal Treatments
Palán et al. Continues rotary extrusion of pure nanocrystalline titanium

Legal Events

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

Effective date: 20160723