RU2585920C2 - Method for metal forming - Google Patents

Method for metal forming Download PDF

Info

Publication number
RU2585920C2
RU2585920C2 RU2014135773/02A RU2014135773A RU2585920C2 RU 2585920 C2 RU2585920 C2 RU 2585920C2 RU 2014135773/02 A RU2014135773/02 A RU 2014135773/02A RU 2014135773 A RU2014135773 A RU 2014135773A RU 2585920 C2 RU2585920 C2 RU 2585920C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
effect
current
metal
workpiece
pulse
Prior art date
Application number
RU2014135773/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014135773A (en
Inventor
Олег Александрович Троицкий
Владимир Иванович Сташенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
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 учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
Priority to RU2014135773/02A priority Critical patent/RU2585920C2/en
Publication of RU2014135773A publication Critical patent/RU2014135773A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2585920C2 publication Critical patent/RU2585920C2/en

Links

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and can be used in metal forming. To reduce resistance of metal forming and amplifying relaxation processes on moving wire or strip workpiece, deformation zone is simultaneously exposed to microwave radiation and pulse current in lengthwise direction along workpiece causing electroplastic effect in metal at amplitude of current density Jm approximately 103 A/mm2, pulse duration τ approximately 10-4 s and pulse repetition rate of several hundreds of Hz depending on speed of workpiece. Method provides short-term stop active deformation in order to prevent premature strengthening and for enhancing at same time effect of microwave radiation and pulsed current up to 30 % due to spin softening and electroplastic effect.
EFFECT: as a result of microwave radiation third component of electroplastic effect is amplified in form of spin softening metal, apart from action of "electronic wind" pulse current, plasticising metal, and pinch effect of proper current magnetic field creating vibration of metal.
1 cl

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности. Оно может быть использовано при различных операциях обработки металлов давлением в способах разупрочнения и снижения сопротивления деформированию локально на движущихся заготовках или во всех их объемах при отсутствии движения заготовки.The invention relates to the metallurgical industry. It can be used for various operations of metal forming in ways of softening and reducing resistance to deformation locally on moving workpieces or in all their volumes in the absence of movement of the workpiece.

Известен способ обработки металлов давлением [патент РФ №2321469, М. кл. В21С 25/00, дата подачи заявки 02.09.2005, опубликован 10.04.2008 (прототип)], близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, заключающийся в деформировании заготовки:A known method of processing metals by pressure [RF patent No. 2321469, M. cl. B21C 25/00, filing date 02.09.2005, published 04/10/2008 (prototype)], close to the invention in terms of technical nature and the achieved positive effect, which consists in deformation of the workpiece:

- растяжением с волочением сквозь твердосплавные фильеры;- stretching with drawing through carbide dies;

- прокаткой между вращающимися во встречном направлении деформирующими валами с механическим давлением сжатия;- rolling between counter-rotating deforming shafts with mechanical compression pressure;

- штамповкой тонколистового материала;- stamping of sheet material;

- ультразвуковым плющением в режиме стоячей УЗ-волны при одновременном действии импульсным током, создающим электропластический эффект.- ultrasonic conditioning in the standing ultrasonic wave mode with the simultaneous action of a pulsed current, creating an electroplastic effect.

Как известно из научно-технической литературы, электропластический эффект является кооперативным явлением и состоит из трех основных частей:As is known from the scientific and technical literature, the electroplastic effect is a cooperative phenomenon and consists of three main parts:

- действия «электронного ветра» импульсного тока;- the action of the "electronic wind" of the pulse current;

- пинч-действия собственного магнитного поля тока;- pinch action of the own magnetic field of the current;

- спинового разупрочнения, вызываемого электронным парамагнитным эффектом в металле.- spin softening caused by the electron paramagnetic effect in the metal.

Недостатком известного способа является слабая развитость третьей составляющей электропластического эффекта, обусловленная электронным парамагнитным резонансом и спиновой конверсией пар свободных электронов, локализованных на парамагнитных примесях в металле и на дислокациях, участвующих в его пластической деформации.The disadvantage of this method is the poor development of the third component of the electroplastic effect due to electron paramagnetic resonance and spin conversion of pairs of free electrons localized on paramagnetic impurities in the metal and on the dislocations involved in its plastic deformation.

Задачей изобретения является усиление указанной составляющей электропластического эффекта за счет применения совместно с импульсным током СВЧ-излучения как дополнительного энергетического воздействия на деформируемый металл, а также наличия самостоятельного влияния фактора СВЧ-излучения на пластическую деформацию стальной заготовки с определением технической значимости указанного влияния, которое наряду с действием импульсного тока может самостоятельно снижать сопротивление металла деформированию и усиливать в нем релаксационные процессы в условиях кратковременных остановок активного деформирования образцов (заготовок) и связанного с этим преждевременного упрочнения металла.The objective of the invention is to enhance the specified component of the electroplastic effect due to the use together with the pulsed current of microwave radiation as an additional energy effect on the deformable metal, as well as the presence of an independent influence of the microwave radiation factor on the plastic deformation of the steel billet with the determination of the technical significance of this effect, which, along with the action of a pulsed current can independently reduce the metal resistance to deformation and enhance relaxation in it nye processes under conditions of short stops deforming active samples (blanks) and the associated premature hardening of the metal.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе электропластическая обработка стальных заготовок из стали марки 12Х18Н10Т давлением осуществляется совместно с действием СВЧ-излучения на заготовки, что вызывает электронный парамагнитный резонанс и усиливает спиновое разупрочнение металла, свойственное электоропластической деформации стали.This goal is achieved by the fact that in the proposed method, the electroplastic processing of steel billets of steel grade 12X18H10T by pressure is carried out in conjunction with the action of microwave radiation on the billets, which causes electron paramagnetic resonance and enhances the spin softening of the metal, characteristic of the electro-plastic deformation of steel.

Технический результат достигается за счет того, что через механически деформируемую заготовку пропускают импульсный ток с амплитудной плотностью (0,5-1)103 А/мм2, длительностью импульсов (1-2,5)10-4 сек, а также с частотой следования импульсов, определяемой в зависимости от скорости движения заготовки по формуле V=Lxν, где L - длина зоны пластической обработки и ν - частота следования импульсов тока, осуществляют СВЧ-облучение деформируемой зоны в поперечном направлении. Кроме того, возможно обработку током и СВЧ-облучением деформируемой заготовки производить при статическом нагружении заготовки, для чего деформацию заготовки периодически останавливают на 1-3 минуты, а энергетическое воздействие продолжают.The technical result is achieved due to the fact that a pulsed current with an amplitude density of (0.5-1) 10 3 A / mm 2 , a pulse duration of (1-2,5) 10 -4 sec, and also with a frequency is passed through a mechanically deformable workpiece. pulse repetition, determined depending on the speed of movement of the workpiece according to the formula V = Lxν, where L is the length of the plastic processing zone and ν is the frequency of repetition of current pulses, microwave irradiation of the deformable zone in the transverse direction is carried out. In addition, it is possible to process by current and microwave irradiation of the deformable workpiece with static loading of the workpiece, for which the deformation of the workpiece is periodically stopped for 1-3 minutes, and the energy effect is continued.

Заготовка подвергалась пластической деформации. По достижении нагрузки в интервале 0,16-1,45 кН пропускался импульсный ток амплитудной плотностью (0,5-1,0)103 А/мм2, длительностью импульсов (1-2,5)10-4 сек и частотой следования импульсов, определяемой в зависимости от скорости движения заготовки при условии V=Lν, где L - длина зоны пластической деформации, мм, ν - частота следования импульсов тока, Гц, и одновременно проводилось СВЧ-облучение деформируемой зоны заготовки. В опытах по релаксации напряжений заготовку обрабатывали одиночными импульсами тока. Рабочая часть образца была 28 мм.The workpiece was subjected to plastic deformation. Upon reaching the load in the range of 0.16-1.45 kN, a pulse current was passed with an amplitude density (0.5-1.0) 10 3 A / mm 2 , pulse duration (1-2.5) 10 -4 sec and a repetition rate pulses, determined depending on the speed of the workpiece under the condition V = Lν, where L is the length of the plastic deformation zone, mm, ν is the repetition rate of current pulses, Hz, and at the same time, microwave irradiation of the deformable zone of the workpiece was carried out. In stress relaxation experiments, the workpiece was treated with single current pulses. The working part of the sample was 28 mm.

При обработке металлов давлением рекомендуемая скорость не более 1 м/сек, рекомендуемая длина зоны пластической обработки 10-50 мм. При определении частоты импульсного тока в процессах проработки всех участков заготовки, движущейся через зону деформации, можно порекомендовать коэффициент заполнения импульсами этой зоны, равный двум, тогда частота импульсного тока (в соответствии с указанной формулой) будет (ν=V/L) от 20 до 100 Гц.When metal forming, the recommended speed is not more than 1 m / s, the recommended length of the plastic processing zone is 10-50 mm. When determining the frequency of the pulse current in the processes of working through all sections of the workpiece moving through the deformation zone, it is possible to recommend a pulse fill factor of this zone equal to two, then the frequency of the pulse current (in accordance with the indicated formula) will be (ν = V / L) from 20 to 100 Hz

Проведенные испытания показали:The tests showed:

1. после остановки привода машины в первые 2-3 секунды релаксации напряжений совместное действие тока и СВЧ-излучения при ориентации компоненты поля Е поперечно оси образца создавало падение нагрузки (с учетом вычета теплового действия) 10-12%;1. after the machine drive stops in the first 2-3 seconds of stress relaxation, the combined action of the current and microwave radiation when the field component E is oriented transversely to the sample axis creates a load drop (taking into account the thermal effect) 10-12%;

2. падение нагрузки за 3-минутную паузу релаксации при действии лишь импульсов тока составляло до 16,8-17,5%. При действии лишь поперечного поля Е СВЧ-излучения эффект падения нагрузки составил 11,2-11,4%. При совместном действии тока и СВЧ-излучения эффект падения нагрузки (поле Е поперечно оси образца) составил 21,9-22,5%;2. the load drop over a 3-minute relaxation pause under the action of only current pulses amounted to 16.8-17.5%. Under the action of only the transverse field E of the microwave radiation, the effect of the load drop was 11.2–11.4%. Under the combined action of current and microwave radiation, the effect of a load drop (field E transverse to the axis of the sample) was 21.9-22.5%;

3. при действии лишь продольного поля Е СВЧ-излучения эффект падения нагрузки составил 11,9-12,3%. В испытаниях при совместном действии тока и СВЧ-излучения и продольной ориентации компоненты поля Е относительно оси образца эффект падения нагрузки уже составлял 29,8-30%.3. Under the action of only a longitudinal field E of microwave radiation, the effect of the load drop was 11.9-12.3%. In tests with the combined action of current and microwave radiation and the longitudinal orientation of the field component E relative to the axis of the sample, the effect of the load drop was already 29.8-30%.

Доказательство возможности практического осуществления предлагаемого способа и достижение положительного результата проводилось путем сопоставительного анализа предлагаемого способа с прототипом при проведении опытов с моделями, в качестве которых использовались тонкие образцы-лопаточки из нержавеющей стали 12Х18Н10Т растяжением (пластической деформацией) образцов с постоянной скоростью с включением пауз релаксации приложенных напряжений путем выключения привода испытательной машины без разгрузки образцов.The proof of the feasibility of the practical implementation of the proposed method and the achievement of a positive result was carried out by comparative analysis of the proposed method with the prototype when conducting experiments with models, which were used thin samples-spatulas from stainless steel 12X18H10T by stretching (plastic deformation) of the samples at a constant speed with the inclusion of relaxation pauses applied voltages by turning off the drive of the test machine without unloading the samples.

Установлено, что заявленный способ обработки металлов давлением в разновидности растяжения образцов с постоянной скоростью отличается от прототипа дополнительным уменьшением сопротивлением металла электропластического деформирования на 10-17,5% при действии лишь импульсами тока. При действии лишь СВЧ-излучения на процессы пластической деформации эффект падения нагрузки составляет порядка 11,2-12,3%. Усиление релаксации напряжения до 30% происходит при совместном действии тока и СВЧ-излучения и продольной ориентации компоненты поля Е относительно оси образца.It was found that the claimed method of metal forming in the form of stretching the samples at a constant speed differs from the prototype by an additional decrease in the metal resistance of electroplastic deformation by 10-17.5% when exposed only to current pulses. Under the influence of only microwave radiation on the processes of plastic deformation, the effect of a load drop is about 11.2-12.3%. An increase in voltage relaxation up to 30% occurs upon the combined action of current and microwave radiation and the longitudinal orientation of the field component E relative to the axis of the sample.

Использование предлагаемого способа обработки металлов давлением с действием в зону деформации одновременно импульсного тока и СВЧ-излучения позволяет интенсифицировать процесс электропластической обработки металлов давлением в большей степени, чем при обычной обработки металлов давлением без тока или с действием лишь импульсного тока в зоне пластической деформации.Using the proposed method of metal forming by pressure with the action of both pulsed current and microwave radiation in the deformation zone allows intensifying the process of electroplastic metal forming by pressure to a greater extent than with conventional metal processing by pressure without current or with the action of only pulsed current in the plastic deformation zone.

Claims (2)

1. Способ обработки стальных заготовок давлением, включающий пластическую деформацию заготовки и одновременное воздействие на неё импульсным током, отличающийся тем, что воздействие импульсным током осуществляют с амплитудной плотностью (0,5-1)103 А/мм2, длительностью импульсов (1-2,5)10-4 с и частотой следования импульсов, определяемой в зависимости от скорости движения заготовки по формуле V=L·ν, где L - длина зоны пластической обработки и ν - частота следования импульсов тока, и проводят одновременно СВЧ-облучение деформируемой зоны заготовки.1. A method of processing steel billets by pressure, including plastic deformation of the billet and simultaneous exposure to it by a pulse current, characterized in that the pulse current is applied with an amplitude density of (0.5-1) 10 3 A / mm 2 , pulse duration (1- 2.5) 10 -4 s and pulse repetition rate, determined depending on the speed of the workpiece according to the formula V = L · ν, where L is the length of the plastic processing zone and ν is the frequency of the current pulses, and simultaneously conduct microwave irradiation of the deformable harvesting zones . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическую деформацию заготовки осуществляют с периодической остановкой на 1-3 мин, а в периоды остановки воздействуют импульсным током и СВЧ-облучением. 2. The method according to p. 1, characterized in that the plastic deformation of the workpiece is carried out with a periodic stop for 1-3 minutes, and during periods of stopping it is affected by pulsed current and microwave radiation.
RU2014135773/02A 2014-09-03 2014-09-03 Method for metal forming RU2585920C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014135773/02A RU2585920C2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Method for metal forming

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014135773/02A RU2585920C2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Method for metal forming

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014135773A RU2014135773A (en) 2016-03-27
RU2585920C2 true RU2585920C2 (en) 2016-06-10

Family

ID=55638501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014135773/02A RU2585920C2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Method for metal forming

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2585920C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1458397A1 (en) * 1985-09-11 1989-02-15 Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко Method of treating metal articles
US4950337A (en) * 1989-04-14 1990-08-21 China Steel Corporation Magnetic and mechanical properties of amorphous alloys by pulse high current
RU2000340C1 (en) * 1992-02-21 1993-09-07 Роматовский Ю.И. Method of continuous heat treatment of high-speed steel
RU2041025C1 (en) * 1992-07-27 1995-08-09 Иркутский филиал Научно-исследовательского института авиационной технологии и организации производства Method of hard-alloyed cutting tool plates treatment
RU2321469C2 (en) * 2005-09-02 2008-04-10 Олег Александрович Троицкий Method for plastic working of metals
RU2428521C2 (en) * 2009-10-26 2011-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Procedure for treatment of cutting tool in stationary combined discharge of low temperature plasma of low pressure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1458397A1 (en) * 1985-09-11 1989-02-15 Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко Method of treating metal articles
US4950337A (en) * 1989-04-14 1990-08-21 China Steel Corporation Magnetic and mechanical properties of amorphous alloys by pulse high current
RU2000340C1 (en) * 1992-02-21 1993-09-07 Роматовский Ю.И. Method of continuous heat treatment of high-speed steel
RU2041025C1 (en) * 1992-07-27 1995-08-09 Иркутский филиал Научно-исследовательского института авиационной технологии и организации производства Method of hard-alloyed cutting tool plates treatment
RU2321469C2 (en) * 2005-09-02 2008-04-10 Олег Александрович Троицкий Method for plastic working of metals
RU2428521C2 (en) * 2009-10-26 2011-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Procedure for treatment of cutting tool in stationary combined discharge of low temperature plasma of low pressure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014135773A (en) 2016-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ahmadi et al. Effect of grain size on ultrasonic softening of pure aluminum
Xie et al. Constitutive model of 6063 aluminum alloy under the ultrasonic vibration upsetting based on Johnson-Cook model
US3212311A (en) Method and apparatus for electromagnetic shaping of metallic bodies
Abdolvand et al. A novel combined severe plastic deformation method for producing thin-walled ultrafine grained cylindrical tubes
RU2321469C2 (en) Method for plastic working of metals
Xiong et al. Effects of laser shock processing on surface microstructure and mechanical properties of ultrafine-grained high carbon steel
Pandey et al. Low Cycle Fatigue behavior of AA7075 with surface gradient structure produced by Ultrasonic Shot Peening
Ahmadkhanbeigi et al. Microstructure and mechanical properties of Al tube processed by friction stir tube back extrusion (FSTBE)
RU2585920C2 (en) Method for metal forming
Liu et al. Electroplasticity effects: from mechanism to application
KR101577333B1 (en) High speed forming method using Electroplascity effect
Ghiabakloo et al. Rapid annealing of severely deformed low carbon steel in subcritical temperature range
RU2429926C1 (en) Device for equal channel angular pressing of metals
Špirit et al. Effect of Laser Shock Peening on Fatigue life of Austenitic stainless steels
RU2720289C1 (en) Electrophysical method of increasing strength and mechanical resistance of sheet workpieces from aluminum-magnesium alloys
Stolyarov Influence of chemical and phase composition on the emergence of the electroplastic effect in titanium alloys
RU2725786C1 (en) Method of increasing strength of a coated part
RU2532600C1 (en) Strengthening method of fasteners from low-carbon steel
RU2310526C2 (en) Metal plastic deformation method and apparatus for performing the same
Susan et al. Experimental research of the ultrasonic softening in cold-rolled steel strips
US20080277034A1 (en) Strain weakening of metallic materials
RU2554251C1 (en) Method of machining of products out of aluminium grade a85 working under voltage relaxation conditions
RU2525966C2 (en) Metal equal-channel angular extrusion with application of electroplastic effect and ultrasound
Medentsov et al. Hardening VT6 alloy by electroplastic rolling
Kim et al. Electric current-induced phenomena in metallic materials

Legal Events

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

Effective date: 20190904