RU2570268C1 - Method of plastic structuring of metal - Google Patents
Method of plastic structuring of metal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570268C1 RU2570268C1 RU2014127404/02A RU2014127404A RU2570268C1 RU 2570268 C1 RU2570268 C1 RU 2570268C1 RU 2014127404/02 A RU2014127404/02 A RU 2014127404/02A RU 2014127404 A RU2014127404 A RU 2014127404A RU 2570268 C1 RU2570268 C1 RU 2570268C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- cross
- section
- workpiece
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к заготовительному производству машиностроительных предприятий и может быть использовано для получения ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов, заготовок с измельченной однородной равноплотной структурой для дальнейшего изготовления высоконагруженных деталей в машиностроении, авиастроении, медицинской технике и нефтехимии.The invention relates to the procurement of machine-building enterprises and can be used to obtain ultrafine-grained (UFG) materials, billets with a crushed homogeneous equal density structure for the further manufacture of highly loaded parts in mechanical engineering, aircraft manufacturing, medical equipment and petrochemicals.
Известно устройство для упрочнения металла давлением, содержащее узел для деформирования, имеющий два сообщенных канала, в одном из которых размещается заготовка, и узел для нагружения, при помощи которого проталкивают заготовку во второй канал. Оси каналов расположены под углом друг другу и имеют одинаковые диаметры, равные диаметру заготовки (а.с. СССР №541877, C21D 7/00, B21J 5/00, 1977).A device is known for hardening metal by pressure, containing a node for deformation, having two communicated channels, in one of which the workpiece is placed, and a node for loading, with which the workpiece is pushed into the second channel. The axis of the channels are located at an angle to each other and have the same diameters equal to the diameter of the workpiece (AS USSR No. 541877, C21D 7/00, B21J 5/00, 1977).
Известен способ обработки металлов давлением путем осадки заготовки в деформирующем инструменте проталкиванием через деформирующий инструмент последующей заготовки, при одновременном осаживании заднего конца предыдущей и переднего конца последующей заготовок (а.с. СССР №595046, B21J 5/00, 1978).A known method of metal forming by deposition of a workpiece in a deforming tool by pushing a subsequent workpiece through a deforming tool, while upsetting the rear end of the previous and front end of the subsequent workpieces (AS USSR No. 595046, B21J 5/00, 1978).
Недостатком аналогов является неоднородность мелкозернистой структуры по всему объему заготовки.The disadvantage of analogues is the heterogeneity of the fine-grained structure over the entire volume of the workpiece.
Известно устройство для обработки металлов давлением угловым прессованием (патент РФ №2333062, В23С 25/02, 10.09.2008), содержащее матрицу с расположенными в ней тремя пересекающимися каналами - приемным, промежуточным и выходным, причем оно выполнено со следующим за выходным каналом дополнительным, четвертым, каналом в виде калибровочного пояса, ось симметрии которого параллельна оси приемного канала, выходной канал выполнен равномерно сужающимся от начала канала к калибровочному поясу, при этом площадь поперечного сечения калибровочного пояса составляет не более 0,95 площади поперечного сечения приемного канала, оси симметрии приемного и выходного каналов расположены под углом 10-50°, а оси симметрии приемного и промежуточного каналов - под углом 100-140°, промежуточный канал имеет длину не менее величины H×sin(2θ), где Н - расстояние между внутренними стенками приемного канала, θ - угол между осями симметрии приемного и промежуточного каналов.A device for processing metals by pressure angular pressing (RF patent No. 2333062, V23C 25/02, 09/10/2008), containing a matrix with three intersecting channels located therein - receiving, intermediate and output, and it is made with an additional channel following the output channel, fourth channel in the form of a calibration belt, the axis of symmetry of which is parallel to the axis of the receiving channel, the output channel is made uniformly tapering from the beginning of the channel to the calibration belt, while the cross-sectional area of the calibration belt with leaves no more than 0.95 of the cross-sectional area of the receiving channel, the symmetry axis of the receiving and output channels are at an angle of 10-50 °, and the symmetry axis of the receiving and intermediate channels are at an angle of 100-140 °, the intermediate channel has a length of at least H × sin (2θ), where H is the distance between the inner walls of the receiving channel, θ is the angle between the symmetry axes of the receiving and intermediate channels.
Недостатком аналога является сложность устройства.The disadvantage of the analogue is the complexity of the device.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ получения заготовок с мелкозернистой структурой (патент РФ №2191652, B21J 5/00, 27.10.2002), включающий пластическую деформацию заготовки из металлов и сплавов в заданных термомеханических условиях прессованием в контейнере прессования через установленный в его канале прессования профилирующий инструмент, который направляет течение металла и создает совмещенную схему интенсивной пластической деформации кручение - осадка - сдвиг без нарушения сплошности заготовки, при этом осуществляют многократное прессование с сохранением направления прессования или изменением его на противоположное.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method for producing workpieces with a fine-grained structure (RF patent No. 2191652, B21J 5/00, 10.27.2002), including plastic deformation of a workpiece from metals and alloys under specified thermomechanical conditions by pressing in a pressing container through a profiling tool installed in its pressing channel, which directs the flow of metal and creates a combined scheme of intense plastic deformation of torsion - upset - shear without breaking continuity bristle preform is carried out while repeatedly pressing and maintaining pressing direction or changing it on the contrary.
Недостатком ближайшего аналога является неоднородность мелкозернистой структуры по всему объему заготовки.The disadvantage of the closest analogue is the heterogeneity of the fine-grained structure over the entire volume of the workpiece.
Задачей изобретения является повышение прочностных характеристик материала, в частности предела прочности и предела текучести.The objective of the invention is to increase the strength characteristics of the material, in particular the tensile strength and yield strength.
Технический результат - получение однородной мелкозернистой структуры по всему объему заготовки без застойных зон при воздействии интенсивных пластических деформаций.EFFECT: obtaining a homogeneous fine-grained structure over the entire volume of the workpiece without stagnant zones when exposed to intense plastic deformations.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе пластического структурообразования металлических заготовок, включающем многократное деформирование заготовки путем ее продавливания пуансоном через соосно расположенные первый и второй каналы матрицы, выполненные с поперечными сечениями, имеющими одинаковый профиль и размеры, и размещенную между каналами переходную зону, в которой осуществляют деформирование заготовки с изменением профиля ее поперечного сечения, продавливание заготовки осуществляют через первый и второй каналы, имеющие поперечные сечения в форме прямоугольника, отношение ширины к высоте которого находится в интервале от 2:1 до 3:2, причем поперечное сечение второго канала расположено под углом 90° относительно поперечного сечения первого канала, при этом при получении заготовки после продавливания через второй канал матрицы с поперечным сечением, которое меньше сечения упомянутого канала, при повторном деформировании осуществляют осадку заготовки в первом канале до начальных размеров.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the method of plastic structure formation of metal billets, including repeated deformation of the billet by pressing it with a punch through coaxially arranged first and second channels of the matrix, made with cross sections having the same profile and dimensions, and placed between the channels transition zone in which the workpiece is deformed with a change in the profile of its cross section; they are revealed through the first and second channels having cross sections in the form of a rectangle, the ratio of the width to the height of which is in the range from 2: 1 to 3: 2, the cross section of the second channel being located at an angle of 90 ° relative to the cross section of the first channel, while receiving the workpiece after being pressed through the second channel of the matrix with a cross-section that is less than the cross-section of the said channel, upon repeated deformation, the workpiece is upset in the first channel to the initial dimensions.
Сила трения заготовки в переходной зоне и во втором канале обеспечивает подпор для деформации заготовки в переходной зоне.The friction force of the workpiece in the transition zone and in the second channel provides support for the deformation of the workpiece in the transition zone.
Увеличение силы трения во втором канале позволит обеспечить более полное заполнение металлом переходной зоны. Это достигается сужением второго канала к выходу до 10% по высоте и ширине.An increase in the friction force in the second channel will allow for a more complete filling of the transition zone by metal. This is achieved by narrowing the second channel to the exit to 10% in height and width.
В процессе деформирования происходит измельчение структуры металлов путем интенсивной пластической деформации при сохранении профиля поперечного сечения заготовки.In the process of deformation, the metal structure is crushed by intensive plastic deformation while maintaining the cross-sectional profile of the workpiece.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
на фиг. 1 изображен общий вид устройства в исходном положении;in FIG. 1 shows a General view of the device in its original position;
на фиг. 2 изображено взаимное расположение каналов в переходной зоне;in FIG. 2 shows the relative position of the channels in the transition zone;
на фиг. 3 изображена схема продавливания заготовки во второй канал;in FIG. 3 shows a diagram of forcing a workpiece into a second channel;
на фиг. 4 изображена начальная стадия деформирования второй заготовки;in FIG. 4 shows the initial stage of deformation of the second workpiece;
на фиг. 5 показана переходная зона, выполненная с повтором поворота сечения еще на 90º;in FIG. 5 shows a transition zone made by repeating a turn of the section by another 90 °;
на фиг. 6 показано продольное сечение переходной зоны матрицы с двумя поворотами профиля вдоль своей оси на угол 90º;in FIG. 6 shows a longitudinal section of the transition zone of the matrix with two profile rotations along its axis by an angle of 90º;
на фиг. 7 показана форма поперечного сечения канала.in FIG. 7 shows a cross-sectional shape of a channel.
Устройство для осуществления способа содержит матрицу 1, пуансон 2 и заготовку 3 (фиг. 1). Угол α в переходной зоне может составлять от 20 до 90º. Матрица 1 выполнена с двумя соосными каналами прямоугольного сечения. Каналы имеют одинаковый профиль и размеры. Профиль второго канала повернут относительно первого на угол 90º вдоль своей оси (фиг. 2). Между каналами находится переходная зона, обеспечивающая плавный переход одного прямоугольного сечения первого канала в прямоугольное сечение второго канала.A device for implementing the method includes a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Заготовка 3 укладывается в первый канал матрицы 1 и затем пуансоном 2 продавливается во второй канал (фиг. 3).The
Вторая заготовка при своей деформации проталкивает первую до ее извлечения из матрицы 1 (фиг. 4). Для облегчения разделения заготовки разделяют прокладкой. Таким образом, заготовка, оставшаяся в матрице, продавливается во второй канал последующей заготовкой. После извлечения заготовку можно подвергнуть повторной деформации. При этом если после продавливания заготовки во второй канал поперечное сечение заготовки меньше сечения канала, т.е. она полностью канал не заполняет, то при повторной деформации ее в первом канале происходит осадка до начальных размеров. Далее цикл деформации повторяется необходимое число раз.The second workpiece during its deformation pushes the first until it is removed from the matrix 1 (Fig. 4). To facilitate separation, the workpieces are separated by a gasket. Thus, the preform remaining in the matrix is pressed into the second channel by the subsequent preform. After extraction, the workpiece can be subjected to repeated deformation. Moreover, if after pressing the workpiece into the second channel, the cross section of the workpiece is less than the channel section, i.e. Since it does not completely fill the channel, then upon repeated deformation in the first channel, sediment occurs to its initial size. Next, the deformation cycle is repeated as many times as necessary.
Для увеличения степени деформации за один проход можно переходную зону выполнить с повтором поворота сечения еще на 90 градусов (фиг. 5). Поперечное сечение переходной зоны матрицы с двумя поворотами профиля вдоль своей оси на угол 90 градусов изображено на фиг. 6. Деформация в такой матрице осуществляется также как и в предыдущей матрице. Соотношение ширины В и высоты Р поперечного сечения каналов В/Н может составлять интервал от 2:1 до 3:2 (фиг. 7). Для предотвращения появления продольных складок углы поперечного сечения можно сделать с фаской или радиусом.To increase the degree of deformation in one pass, the transition zone can be performed by repeating the rotation of the section by another 90 degrees (Fig. 5). A cross section of the transition zone of the matrix with two profile rotations along its axis by an angle of 90 degrees is shown in FIG. 6. Deformation in such a matrix is carried out as in the previous matrix. The ratio of the width B and the height P of the cross-section of the B / H channels can range from 2: 1 to 3: 2 (Fig. 7). To prevent the appearance of longitudinal folds, the cross-section angles can be made with a chamfer or radius.
Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method
В качестве примера было выполнено компьютерное моделирование в среде DEFORM 3D. Заготовка из стали 10 (аналог сталь AISI-1010), размером 30×20×90 мм деформировалась продавливанием заготовки пуансоном из первого канала матрицы во второй через переходную зону. Затем после извлечения заготовки из второго канала она была помещена снова в первый канал и деформация была выполнена повторно. Угол наклона стенки переходной зоны к оси каналов составил 10º.As an example, computer simulation was performed in the DEFORM 3D environment. A billet made of steel 10 (analogous to AISI-1010 steel) 30 × 20 × 90 mm in size was deformed by forcing the billet with a punch from the first channel of the matrix into the second through the transition zone. Then, after removing the preform from the second channel, it was placed again in the first channel and the deformation was repeated. The angle of inclination of the wall of the transition zone to the axis of the channels was 10 °.
При моделировании принимались следующие допущения: температура деформации 20°С, деформационный разогрев не учитывался, коэффициент трения 0,12, материал заготовки изотропный, до деформации разупрочнен. Инструмент принимается абсолютно жестким. Материал исходной заготовки принимается пластичным.During the simulation, the following assumptions were made: a deformation temperature of 20 ° C, deformation heating was not taken into account, a friction coefficient of 0.12, the workpiece material is isotropic, softened before deformation. The tool is taken absolutely tough. The material of the initial billet is accepted as plastic.
Заготовка заполнила второй канал при выходе из переходной зоны полностью по высоте канала и лишь частично на 80-90% по ширине. При перемещении в первый канал для повторной деформации сначала произошла осадка заготовки и лишь затем она стала проталкивать другую заготовку через переходную зону. Распределение интенсивности деформации по поперечному сечению оказалось неравномерным, меньше в центре по оси около 0.6, больше к периферии до 0.8. После повторной деформации интенсивность деформации составила соответственно 1.1 и 1.5. Исследование процесса деформации, проведенное с помощью компьютерного моделирования, показало, что течение материала в каналах деформирования происходит достаточно равномерно. Отсутствует складкообразование, металл почти полностью (на 100% по высоте и на 80-90% по ширине профиля) заполняет второй канал матрицы. При повторном деформировании заготовки вначале происходит ее осадка в первом канале матрицы и лишь затем продавливание металла через переходную зону во второй канал матрицы.The billet filled the second channel when leaving the transition zone completely along the height of the channel and only partially by 80-90% in width. When moving into the first channel for re-deformation, the preform first precipitated and only then did it begin to push another preform through the transition zone. The distribution of the strain intensity over the cross section turned out to be uneven, less in the center along the axis of about 0.6, more to the periphery up to 0.8. After repeated deformation, the strain intensity was 1.1 and 1.5, respectively. A study of the deformation process, carried out using computer simulation, showed that the flow of material in the deformation channels occurs fairly uniformly. There is no folding, the metal almost completely (100% in height and 80-90% in profile width) fills the second channel of the matrix. Upon repeated deformation of the preform, it first settles in the first channel of the matrix and only then is the metal pushed through the transition zone into the second channel of the matrix.
При реализации способа использованы приемы, расширяющие его технологические возможности:When implementing the method used techniques that expand its technological capabilities:
- многократная деформация заготовки с сохранением направления деформирования или изменением его на противоположное;- repeated deformation of the workpiece while maintaining the direction of deformation or changing it to the opposite;
- второй канал можно делать сужающимся к выходу для увеличения сил трения и создания сил подпора;- the second channel can be made tapering to the exit to increase the friction forces and create backwater forces;
- поворот профиля поперечного сечения в переходной зоне может быть осуществлен однократно или, в случае необходимости, дважды и более раз.- the rotation of the cross-sectional profile in the transition zone can be carried out once or, if necessary, twice or more times.
Предложенное устройство целесообразно использовать в заготовительном производстве машиностроительных предприятий для получения заготовок с измельченной однородной равноплотной структурой для дальнейшего изготовления высоконагруженных деталей в машиностроении, авиастроении, медицинской технике, нефтехимии.The proposed device is advisable to use in the procurement of machine-building enterprises to obtain blanks with a crushed homogeneous equal density structure for the further manufacture of highly loaded parts in mechanical engineering, aircraft manufacturing, medical equipment, petrochemicals.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить прочностные характеристики материала, в частности предел прочности и предел текучести, и получить однородную мелкозернистую структуру по всему объему заготовки без застойных зон при воздействии интенсивных пластических деформаций.So, the claimed invention allows to increase the strength characteristics of the material, in particular the tensile strength and yield strength, and to obtain a homogeneous fine-grained structure throughout the volume of the workpiece without stagnant zones when exposed to intense plastic deformations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127404/02A RU2570268C1 (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Method of plastic structuring of metal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127404/02A RU2570268C1 (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Method of plastic structuring of metal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2570268C1 true RU2570268C1 (en) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014127404/02A RU2570268C1 (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Method of plastic structuring of metal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2570268C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693280C2 (en) * | 2017-09-11 | 2019-07-03 | Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" | Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece |
RU2713764C1 (en) * | 2019-02-22 | 2020-02-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Method of pressing metal ingots and press for its implementation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2191652C1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-27 | Глухов Дмитрий Евгеньевич | Method for producing blanks of small-grain structure |
RU2333062C2 (en) * | 2006-08-11 | 2008-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Device for metals plastic working with angular pressing |
RU2440210C1 (en) * | 2010-07-16 | 2012-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Even channel angle extruder |
-
2014
- 2014-07-04 RU RU2014127404/02A patent/RU2570268C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2191652C1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-27 | Глухов Дмитрий Евгеньевич | Method for producing blanks of small-grain structure |
RU2333062C2 (en) * | 2006-08-11 | 2008-09-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Device for metals plastic working with angular pressing |
RU2440210C1 (en) * | 2010-07-16 | 2012-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Even channel angle extruder |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693280C2 (en) * | 2017-09-11 | 2019-07-03 | Акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" | Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece |
RU2713764C1 (en) * | 2019-02-22 | 2020-02-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Method of pressing metal ingots and press for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shahbaz et al. | A novel single pass severe plastic deformation technique: Vortex extrusion | |
Faraji et al. | An overview on the continuous severe plastic deformation methods | |
Ghaei et al. | Study of the effects of die geometry on deformation in the radial forging process | |
RU2596511C1 (en) | Method of producing rod with bulge | |
RU2538130C1 (en) | Radial forging of hexagonal sections | |
RU2570268C1 (en) | Method of plastic structuring of metal | |
Winiarski et al. | Numerical and experimental study of producing two-step flanges by extrusion with a movable sleeve | |
RU2316403C2 (en) | Method for forming multi-start helical riffles | |
Hwang et al. | Study of large-expansion-ratio tube hydroforming with movable dies | |
RU2602936C2 (en) | Method of extrusion parts such as glasses and device for its implementation | |
RU2560474C2 (en) | Method of continuous equal channel angular pressing of metal blanks in form of rod | |
RU2635685C1 (en) | Method of piercing in screw-rolling mill | |
PL223468B1 (en) | Method for reducing hollow forgings | |
RU2352417C2 (en) | Pressing method of profiles and matrix for implementation of current method | |
WO2014193260A1 (en) | Method and device for extruding plasticized powdered materials (variants) | |
RU2686503C1 (en) | Method for combined pipe ends upsetting | |
PL224268B1 (en) | Method for the rotatry pushing with adjustable wheel base of graded axisymmetric forgings | |
PL224122B1 (en) | Method for plastic shaping of a sleeve with bottom | |
RU2467816C2 (en) | Method of making ultrafine semis by drawing with twisting | |
RU2414319C1 (en) | Method of metal forming | |
RU2628444C1 (en) | Manufacture method of thick-walled short-radius elbows | |
RU2403206C1 (en) | Method for obtaining nanocrystalline structure of material in pipe workpieces and device for its implementation | |
Đukić et al. | Limit values of maximal logarithmics strain in multi-stage cold forming operations | |
CN113083933B (en) | Preparation method of large-sized ultrafine-grained isotropic plate | |
RU2542865C2 (en) | Production of coiled confuser-diffuser-kind parts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160705 |