RU2629576C2 - Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks - Google Patents

Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks Download PDF

Info

Publication number
RU2629576C2
RU2629576C2 RU2015156991A RU2015156991A RU2629576C2 RU 2629576 C2 RU2629576 C2 RU 2629576C2 RU 2015156991 A RU2015156991 A RU 2015156991A RU 2015156991 A RU2015156991 A RU 2015156991A RU 2629576 C2 RU2629576 C2 RU 2629576C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diameter
matrix
punch
cylindrical
stamp
Prior art date
Application number
RU2015156991A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015156991A (en
Inventor
Наталья Васильевна Коробова
Александр Михайлович Дмитриев
Анатолий Юрьевич Аксененко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН")
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 образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН")
Priority to RU2015156991A priority Critical patent/RU2629576C2/en
Publication of RU2015156991A publication Critical patent/RU2015156991A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629576C2 publication Critical patent/RU2629576C2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: stamp contains upper and lower punches and a matrix. The diameter of the upper punch is equal to or greater than the diameter of the bar stock. The diameter of the lower punch is smaller than the diameter of the upper punch and is equal to the diameter of the part. The matrix is made in the form of the upper, intermediate and lower parts. The upper part has an inlet cylindrical section, the diameter of which corresponds to the diameter of the upper punch. The outlet opening of the upper part has a diameter smaller than the diameter of the upper punch. The intermediate part of the matrix has a starting and a cylindrical portion. The diameter of the starting portion corresponds to the diameter of the outlet opening of the upper part of the matrix. The diameter of the cylindrical portion is larger than the diameter of the outlet opening of the upper part of the matrix and the diameter of the lower punch. The lower part of the matrix is made with inlet and outlet cylindrical portions. The diameter of the starting portion corresponds to the diameter of the cylindrical portion of the intermediate part. The diameter of the output portion corresponds to the diameter of the lower punch.
EFFECT: increasing the degree of accumulated shear deformations in one pass.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к инструментам для пластического структурообразования цилиндрических металлических деталей с однородной мелкозернистой структурой из прутковых заготовок, и может быть использовано в производстве на предприятиях металлургической, машиностроительной, автомобильной и других отраслей промышленности для получения полуфабриката с требуемой микроструктурой и физико-механическими свойствами. The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to tools for plastic structure formation of cylindrical metal parts with a homogeneous fine-grained structure from bar stocks, and can be used in production at enterprises of the metallurgical, engineering, automotive and other industries to obtain a semi-finished product with the required microstructure and physical -mechanical properties.

Известны методы пластического структурообразования, которые позволяют получать цилиндрические детали с мелкокристаллической и субмикрокристаллической структурой. Принцип действия большинства методов основан на действии интенсивных сдвиговых пластических деформаций. Полученные таким образом детали имеют улучшенные механические характеристики.Known methods of plastic structure formation, which allow to obtain cylindrical parts with fine crystalline and submicrocrystalline structure. The principle of operation of most methods is based on the action of intense shear plastic deformations. The parts thus obtained have improved mechanical characteristics.

Известен штамп для пластического структурообразования цилиндрических металлических деталей, предполагающий многократное деформирование заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформирования. В каждом цикле проводят выдавливание с последующей одновременной осадкой выдавленной части заготовки. Процесс повторяют необходимое количество раз, изменяя направление выдавливания на противоположное. В результате получают необходимые структуру и свойства материала (авторское свидетельство SU №1741960, МПК B21J 5/00, опубл. 23.06.92 г.).A stamp is known for plastic structuring of cylindrical metal parts, involving multiple deformation of the workpiece while maintaining its original shape and size after each deformation cycle. In each cycle, extrusion is carried out, followed by simultaneous precipitation of the extruded part of the preform. The process is repeated as many times as necessary, changing the direction of extrusion to the opposite. The result is the necessary structure and properties of the material (copyright certificate SU No. 1741960, IPC B21J 5/00, publ. 06.23.92).

Недостатком данного технического решения является затрудненное извлечение заготовки из матрицы, а также необходимость перед каждым последующим проходом производить кантовку матрицы с заготовкой и пуансонами, а также крайне невысокий ресурс, обусловленный быстрым износом калибрующего пояска канала. Одним из усложняющих моментов является необходимость переналадки гидросистемы штамповой оснастки.The disadvantage of this technical solution is the difficulty of removing the workpiece from the matrix, as well as the need for each subsequent pass to produce a canting of the matrix with the workpiece and punches, as well as an extremely low resource due to the rapid wear of the calibrating girdle of the channel. One of the complicating points is the need for readjustment of the die tooling hydraulic system.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению - прототипом - является штамп для пластического структурообразования цилиндрических металлических деталей из прутковых заготовок, включающий предназначенные для взаимно согласованного перемещения верхний и нижний пуансоны и матрицу с формообразующим трактом переменного диаметра (патент RU №2116155, B21J 5/00, C21D 7/13, 27.07.98 г.).Closest to the proposed technical solution - the prototype - is a stamp for the plastic structure formation of cylindrical metal parts from bar stocks, including upper and lower punches and a matrix with a forming path of variable diameter intended for mutually agreed movement (patent RU No. 2116155, B21J 5/00, C21D 7/13, 07/27/98).

Известный штамп позволяет осуществить пластическое структурообразование высокопрочных материалов, при котором в каждом цикле сначала производят прямое выдавливание небольшой части заготовки, а затем закрытую осадку выдавленной части. Операции проходят с сохранением формы и размеров заготовки. Последовательность повторяют до тех пор, пока вся заготовка не будет проработана. После этого заготовку извлекают, переворачивают на 180° и устанавливают для следующего прохода. Количество проходов зависит от требуемой структуры.The well-known stamp allows plastic structure formation of high-strength materials, in which, in each cycle, first a direct extrusion of a small part of the preform is carried out, and then a closed precipitate of the extruded part is produced. Operations are carried out with the preservation of the shape and size of the workpiece. The sequence is repeated until the entire workpiece has been worked through. After that, the workpiece is removed, turned 180 ° and set for the next pass. The number of passes depends on the desired structure.

Недостатком прототипа является получение изделий на выходе с неоднородно распределенными деформациями по объему, необходимость многократного повторения для достижения нужной микроструктуры и ,как следствие, низкая производительность и высокое энергопотребление. Получение изделий с сохранением размеров исходной заготовки ограничивает применение данного решения.The disadvantage of the prototype is to obtain products at the output with non-uniformly distributed deformations in volume, the need for repeated repetition to achieve the desired microstructure and, as a result, low productivity and high energy consumption. Obtaining products while maintaining the size of the original workpiece limits the application of this solution.

Задачей изобретения является создание штампа для получения цилиндрических металлических деталей с однородной мелкозернистой структурой из прутковых заготовок, позволяющего получать за один проход детали с однородной мелкозернистой структурой за счет увеличения степени накопленных сдвиговых деформаций.The objective of the invention is to provide a stamp for cylindrical metal parts with a homogeneous fine-grained structure from bar stocks, which allows to obtain in a single pass parts with a homogeneous fine-grained structure by increasing the degree of accumulated shear deformations.

Технический результат - повышение производительности.The technical result is an increase in productivity.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в штампе для получения цилиндрических металлических деталей с однородной мелкозернистой структурой из прутковых заготовок, содержащем верхний и нижний пуансоны, выполненные с возможностью взаимно согласованного перемещения, и матрицу с формообразующим трактом переменного диаметра, верхний пуансон выполнен с диаметром, который равен или превышает диаметр прутковой заготовки, нижний пуансон выполнен с диаметром, меньшим диаметра верхнего пуансона и равным диаметру цилиндрической детали, а матрица выполнена в виде последовательно установленных с образованием формообразующего тракта верхней, промежуточной и нижней частей, при этом верхняя часть матрицы выполнена с входным цилиндрическим участком, имеющим диаметр, соответствующий диаметру верхнего пуансона, и длину, которая равна или превышает длину прутковой заготовки, и выходным отверстием, диаметр которого меньше диаметра верхнего пуансона, промежуточная часть матрицы выполнена с заходным участком с диаметром, соответствующим диаметру выходного отверстия верхней части матрицы, и цилиндрическим участком, выполненным с диаметром, большим диаметра выходного отверстия верхней части матрицы и диаметра нижнего пуансона, а нижняя часть матрицы выполнена с заходным участком, имеющим диаметр, соответствующий диаметру цилиндрического участка промежуточной части матрицы, и выходным цилиндрическим участком, диаметр которого соответствует диаметру нижнего пуансона, оптимально верхнюю и промежуточную части матрицы устанавливать с возможностью сдвига относительно друг друга в горизонтальной плоскости на величину L ≥ Dов, где Dов - диаметр выходного отверстия верхней части матрицы.The problem is solved, and the claimed technical result is achieved by the fact that in the stamp for cylindrical metal parts with a homogeneous fine-grained structure from bar stocks containing upper and lower punches made with the possibility of mutually agreed movement, and a matrix with a forming path of variable diameter, the upper punch made with a diameter that is equal to or greater than the diameter of the bar stock, the lower punch is made with a diameter smaller than the diameter of the upper punch and equal to the diameter of the cylindrical part, and the matrix is made in the form of upper, intermediate and lower parts sequentially installed with the formation of the forming path, the upper part of the matrix being made with an inlet cylindrical section having a diameter corresponding to the diameter of the upper punch and a length that is equal to or greater than the length rod billet, and the outlet, the diameter of which is less than the diameter of the upper punch, the intermediate part of the matrix is made with a lead-in section with a diameter corresponding to the diameter of the outlet of the upper part of the matrix, and a cylindrical section made with a diameter larger than the diameter of the outlet of the upper part of the matrix and the diameter of the lower punch, and the lower part of the matrix is made with the inlet section having a diameter corresponding to the diameter of the cylindrical section of the intermediate part of the matrix, and the output cylindrical section, the diameter of which corresponds to the diameter of the lower punch, optimally set the upper and intermediate parts of the matrix with the possibility of shift relative to each other in the horizontal plane by L ≥ D s , where D s is the diameter of the outlet of the upper part of the matrix.

Изобретение поясняется изображениями, где:The invention is illustrated by images, where:

на Фиг. 1-4 представлена принципиальная конструкция заявленного штампа в процессе осуществления цикла технологических переходов;in FIG. 1-4 presents the basic design of the claimed stamp in the process of implementing a cycle of technological transitions;

на Фиг. 5 представлено сечение А-А на Фиг. 1.in FIG. 5 shows section AA in FIG. one.

Позиции, представленные на изображениях, означают:The positions shown in the images mean:

1 - верхний пуансон;1 - upper punch;

2 - заготовка;2 - blank;

3 - верхняя часть матрицы;3 - the upper part of the matrix;

4 - промежуточная часть матрицы;4 - the intermediate part of the matrix;

5 - нижняя часть матрицы;5 - the lower part of the matrix;

6 - нижний пуансон;6 - lower punch;

7 - нож;7 - knife;

8 - входной цилиндрический участок верхней части матрицы;8 - input cylindrical section of the upper part of the matrix;

9 - выходное цилиндрическое отверстие верхней части матрицы;9 - output cylindrical hole of the upper part of the matrix;

10 - заходный участок промежуточной части матрицы;10 - entry area of the intermediate part of the matrix;

11 - цилиндрический участок промежуточной части матрицы;11 is a cylindrical section of the intermediate part of the matrix;

12 - заходный участок нижней части матрицы;12 - entry area of the lower part of the matrix;

13 - цилиндрический участок нижней части матрицы;13 is a cylindrical section of the lower part of the matrix;

14 - разборный корпус матрицы;14 - collapsible matrix housing;

15 - направляющие корпуса матрицы;15 - guide housing matrix;

16 - горизонтальный привод пресса;16 - horizontal drive press;

17 - деталь.17 is a detail.

Заявленный штамп предназначен для установки, например, в вертикальном прессе двойного действия с числовым программным управлением (ЧПУ) и дополнительными горизонтальными приводами.The claimed stamp is intended for installation, for example, in a vertical double-acting press with numerical control (CNC) and additional horizontal drives.

Верхний 1 и нижний 6 пуансоны устанавливаются соответственно в верхнем и нижнем ползунах пресса (не показаны) и выполнены так, что Dвп>Dнп, где Dвп - диаметр верхнего пуансона 1, a Dнп - диаметр нижнего пуансона 6. Матрица устанавливается на столе пресса (не показан) и выполнена состоящей из последовательно установленных с образованием формообразующего тракта трех частей: верхней - 3, промежуточной - 4 и нижней - 5. Верхняя часть 3 матрицы выполнена с входным цилиндрическим участком 8 диаметра Dвп + («+» означает положительное отклонение реального диаметра от номинала, необходимое для рабочего перемещения верхнего пуансона 1 в означенном цилиндрическом участке 8), соответствующего диаметру верхнего пуансона 1, и выходным отверстием 9 меньшего, чем Dвп диаметра. Промежуточная часть 4 матрицы выполнена с заходным участком 10 диаметра, соответствующего диаметру выходного отверстия 9 верхней части 3 матрицы, и цилиндрическим участком 11, выполненным так, что Dов<Dц>Dнп. Нижняя часть 5 матрицы выполнена с заходным участком 12 диаметра, соответствующего диаметру цилиндрического участка 11 промежуточной части 4 матрицы, и выходным цилиндрическим участком 13 диаметром Dнп + («+» означает положительное отклонение реального диаметра от номинала, необходимое для рабочего перемещения нижнего пуансона 6 в означенном цилиндрическом участке 13), соответствующим диаметру нижнего пуансона 6. Все части матрицы могут быть объединены, например, разборным корпусом 14 так, что все части жестко зафиксированы в вертикальном направлении, а верхняя часть 3 матрицы установлена в направляющих 15 корпуса 14 (Фиг. 5) с возможностью осуществления горизонтального рабочего хода (по стрелке) под действием горизонтального привода 16 пресса (общего для верхней части 3 матрицы и ножа 7) на величину L ≥ Dов с возможностью разделения остатка с целью его дальнейшего беспрепятственного извлечения из матрицы.The upper 1 and lower 6 punches are installed respectively in the upper and lower slide of the press (not shown) and are made so that D VP > D np , where D VP - the diameter of the upper punch 1, and D NP - the diameter of the lower punch 6. The matrix is installed on the press table (not shown) and is made up of three parts sequentially installed with the formation of the forming path: upper - 3, intermediate - 4 and lower - 5. The upper part 3 of the matrix is made with an inlet cylindrical section 8 of diameter D VP + ("+" means positive deviation of real q Diameter of the nominal value required for the working movement of the upper punch 1 in the designated cylindrical portion 8) corresponding to the diameter of the upper punch 1 and the outlet 9 smaller than the diameter D ch. The intermediate part 4 of the matrix is made with an inlet section 10 of the diameter corresponding to the diameter of the outlet 9 of the upper part 3 of the matrix, and a cylindrical section 11 made so that D s <D c > D np . The lower part 5 of the matrix is made with an inlet section 12 of the diameter corresponding to the diameter of the cylindrical section 11 of the intermediate part 4 of the matrix, and an outlet cylindrical section 13 with a diameter D np + ("+" means a positive deviation of the real diameter from the nominal value necessary for the working movement of the lower punch 6 in indicated cylindrical section 13), corresponding to the diameter of the lower punch 6. All parts of the matrix can be combined, for example, collapsible housing 14 so that all parts are rigidly fixed in a vertical alignment, and the upper part 3 of the matrix is installed in the guides 15 of the housing 14 (Fig. 5) with the possibility of a horizontal working stroke (arrow) under the action of the horizontal drive 16 of the press (common to the upper part 3 of the matrix and knife 7) by L ≥ D s with the possibility of separation of the residue with a view to its further unhindered extraction from the matrix.

Заявленный штамп работает следующим образом.The claimed stamp works as follows.

В начальный момент времени (Фиг. 1 слева) во входной цилиндрический участок 8 верхней части 3 матрицы помещается прутковая (цилиндрическая) заготовка 2 высотой Н ≤ Нвц (Нвц - высота входного цилиндрического участка) и диаметром D≤Dвп, верхний пуансон 1 осуществляет прямое выдавливание (Фиг. 1 справа).At the initial time (. Figure 1 left) input cylindrical portion 8 of the top part 3 is placed the bar-shaped matrix (cylindrical) blank 2 ≤ height H H VTS (VTS H - height of the cylindrical portion of the input) and the diameter D≤D sn, upper punch 1 performs direct extrusion (Fig. 1 on the right).

Затем одновременно с прямым выдавливанием производится радиальное выдавливание с образованием в торцевой части заготовки 2 полости (Фиг.2 слева). Процесс происходит до момента заполнения штампового пространства. Указанное штамповое пространство целесообразно проектировать такого объема, чтобы объем металла, задействованный в формировании полости, был равен или превосходил объем готового изделия, получаемого на выходе. Это обеспечит распределение деформации по всему объему получаемой на выходе из штампа детали. После заполнения штампового пространства нижний пуансон 6, сохраняя напряженное состояние всестороннего неравномерного сжатия (обеспечивается ЧПУ), движется вниз.Then, simultaneously with direct extrusion, radial extrusion is performed with the formation in the end part of the workpiece 2 cavity (Figure 2 on the left). The process occurs until the stamp space is filled. It is advisable to design such a stamped space such that the volume of metal involved in the formation of the cavity is equal to or greater than the volume of the finished product obtained at the outlet. This will ensure the distribution of deformation throughout the volume obtained at the exit of the stamp parts. After filling the stamp space, the lower punch 6, while maintaining the stress state of comprehensive non-uniform compression (provided by the CNC), moves down.

Следующей стадией процесса, при одновременной непрерывной реализации предыдущих этапов, является прямое выдавливание с противодавлением. В результате окончательного прямого выдавливания получают цилиндрическую деталь 17 диаметром Dнп и требуемой высотой h (Фиг. 2 справа).The next stage of the process, with the simultaneous continuous implementation of the previous stages, is direct extrusion with back pressure. As a result of the final direct extrusion, a cylindrical part 17 of diameter D np and the required height h is obtained (Fig. 2 on the right).

На Фиг. 3 показан процесс отделения детали - отрезки сдвигом. Нож 7, двигаясь в направлении перпендикулярном оси выдавливаемой заготовки, отделяет деталь требуемой длины. При этом нижний пуансон 6 может давить на свободный торец отрезаемой детали 17 для улучшения качества отрезки.In FIG. Figure 3 shows the process of separating a part — segments by shearing. The knife 7, moving in the direction perpendicular to the axis of the extruded workpiece, separates the part of the desired length. In this case, the lower punch 6 can press on the free end face of the cut part 17 to improve the quality of the cuts.

При неполной выработке объема исходной заготовки, после отделения мерного полуфабриката, нижний пуансон 6 начинает движение вверх, выдавливая торцевую полость в заготовке 2, при этом верхний пуансон 1 движется также вверх (обеспечивается ЧПУ), сохраняя напряженное состояние неравномерного всестороннего сжатия (Фиг. 4 слева). После достижения нижним пуансоном 6 крайнего верхнего положения (Фиг. 4 справа) цикл повторяется (этот этап отображен на Фиг. 2 справа).When the volume of the initial billet is incomplete, after separation of the measured semi-finished product, the lower punch 6 starts to move upward, squeezing the end cavity in the workpiece 2, while the upper punch 1 also moves upward (provided by the CNC), while maintaining the stress state of uneven all-round compression (Fig. 4 on the left ) After the lower punch 6 reaches the upper extreme position (Fig. 4 on the right), the cycle repeats (this step is shown in Fig. 2 on the right).

При достижении величины остатка заготовки в матрице минимального уровня происходит загрузка следующей заготовки и процесс продолжается в установленной последовательности. Для удаления остатка заготовки из матрицы, как вариант, загружается деталь (пресс-шайба) из более мягкого материала меньшего объема и производится выдавливание до тех пор, пока пресс-шайба не выдавит остаток заготовки из матрицы. После этого производят разборку корпуса и матрицы и удаляют пресс-шайбу. Для беспрепятственного удаления пресс-шайбы из матрицы верхняя часть 3 матрицы установлена в направляющих 15 корпуса 14 (Фиг. 5) с возможностью осуществления горизонтального рабочего хода (по стрелке) под действием горизонтального привода 16 пресса (общего для верхней части 3 матрицы и ножа 7) на величину L≥Dов. Указанным рабочим ходом (сопряженные кромки тракта верхней 3 и промежуточной 4 частей матрицы в этом случае выполняют функцию ножа) производят разделение остатка (пресс-шайбы), после чего разделенные части остатка (геометрически) беспрепятственно извлекаются из всех частей матрицы простым выталкиванием.Upon reaching the value of the remainder of the workpiece in the matrix of the minimum level, the next workpiece is loaded and the process continues in the prescribed sequence. To remove the remainder of the workpiece from the matrix, as an option, the part (press washer) is loaded from a softer material of smaller volume and extruded until the press washer squeezes the remainder of the workpiece from the matrix. After this, the housing and matrix are disassembled and the press washer is removed. For the smooth removal of the press washer from the matrix, the upper part 3 of the matrix is installed in the guides 15 of the housing 14 (Fig. 5) with the possibility of a horizontal working stroke (in the direction of the arrow) under the action of the horizontal drive 16 of the press (common to the upper part 3 of the matrix and knife 7) the value of L≥D s . By the indicated working stroke (the conjugate edges of the upper 3 and intermediate 4 parts of the matrix in this case act as a knife), the remainder (press washers) is separated, after which the separated parts of the remainder (geometrically) are freely removed from all parts of the matrix by simple ejection.

Процесс можно продолжать, непрерывно устанавливая заготовки из другого материала с предусмотренной смазочной прослойкой.The process can be continued by continuously setting workpieces made of another material with the provided lubricating layer.

В подтверждение заявленного технического результата можно подсчитать степень накопленной деформации при изготовлении экспериментальной детали диаметром d=30 мм и высотой h=30 мм. Приняв размеры заявленного штампа Dвп=54 мм, Dов=24 мм, Dц=39 мм и Dнп=30 мм, рассчитаем накопленную за один проход степень деформации.In support of the claimed technical result, we can calculate the degree of accumulated deformation in the manufacture of an experimental part with a diameter of d = 30 mm and a height of h = 30 mm. Having dimensions claimed die D wp = 54 mm, D s = 24 mm, D i = 39 mm and D np = 30 mm, calculate accumulated in one pass the deformation degree.

Накопленная деформация е за весь цикл выдавливания будет равна:The accumulated deformation e for the entire extrusion cycle will be equal to:

Figure 00000001
, где
Figure 00000002
- истинная деформация на i-м участке, a Fi - площадь i-го участка. Для предлагаемого способа величина накопленной деформации будет равна:
Figure 00000001
where
Figure 00000002
is the true deformation in the i-th section, and F i is the area of the i-th section. For the proposed method, the value of the accumulated deformation will be equal to:

Figure 00000003
, где
Figure 00000004
- относительный радиус верхнего цилиндрического участка,
Figure 00000005
- относительный радиус выходного отверстия верхней части матрицы,
Figure 00000006
- относительный радиус цилиндрического участка матрицы,
Figure 00000007
- высота цилиндрического участка матрицы,
Figure 00000008
- толщина дна.
Figure 00000003
where
Figure 00000004
- the relative radius of the upper cylindrical section,
Figure 00000005
- the relative radius of the outlet of the upper part of the matrix,
Figure 00000006
is the relative radius of the cylindrical portion of the matrix,
Figure 00000007
- the height of the cylindrical section of the matrix,
Figure 00000008
- bottom thickness.

Величина накопленной деформации равномерно распределенной по объему полученной детали с заданными размерами составила: ei=6,276, что полностью подтвердилось исследованием экспериментально полученного образца.The value of the accumulated deformation evenly distributed over the volume of the obtained part with the given dimensions was: e i = 6.276, which was fully confirmed by the study of the experimentally obtained sample.

Для прототипа теми же размерами инструмента величина накопленной деформации за проход будет равна

Figure 00000009
. Для получения величины деформации с применением штампа, описанного в прототипе, необходимо выполнить
Figure 00000010
прохода, что свидетельствует о повышении производительности.For a prototype with the same dimensions of the tool, the amount of accumulated deformation per pass will be equal to
Figure 00000009
. To obtain the magnitude of the deformation using the stamp described in the prototype, it is necessary to perform
Figure 00000010
passage, which indicates increased productivity.

Гибкость предлагаемого процесса заключается в том, что объем исходной заготовки позволяет получить n штук требуемого полуфабриката. Стоит заметить, что в зависимости от геометрических параметров отдельных участков матрицы можно управлять структурой получаемой детали. Варьируя конфигурацией, диаметрами и высотами участков частей матрицы, а также скоростями движения пуансонов, на заявленном штампе можно получить весьма высокую однородность мелкокристаллической структуры.The flexibility of the proposed process lies in the fact that the volume of the original billet allows you to get n pieces of the desired semi-finished product. It is worth noting that, depending on the geometric parameters of individual sections of the matrix, you can control the structure of the resulting part. Varying the configuration, diameters and heights of the sections of the matrix parts, as well as the speeds of the punches, a very high uniformity of the fine-grained structure can be obtained on the stamp.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что поставленная задача - создание штампа для пластического структурообразования цилиндрических металлических деталей из прутковых заготовок, позволяющего получать за один проход детали с однородной мелкозернистой структурой за счет увеличения степени накопленных сдвиговых деформаций - решена, а заявленный технический результат - повышение производительности - достигнут.Thus, we can conclude that the task - the creation of a stamp for the plastic structure formation of cylindrical metal parts from bar stocks, which allows to obtain parts with a uniform fine-grained structure in one pass by increasing the degree of accumulated shear deformations - is solved, and the claimed technical result - increased productivity - achieved.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, не известной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable population, which is not known at the priority date from the prior art of the necessary features, sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:The above information indicates the following conditions are met when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к обработке металлов давлением, а именно к инструментам для пластического структурообразования цилиндрических металлических деталей из прутковых заготовок, и может быть использован в производстве на предприятиях металлургической, машиностроительной, автомобильной и других отраслей промышленности для получения полуфабриката с требуемой микроструктурой и физико-механическими свойствами;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, relates to metal forming, and in particular to tools for plastic structure formation of cylindrical metal parts from bar stocks, and can be used in production at metallurgical, engineering, automotive and other industries to obtain semi-finished product with the required microstructure and physico-mechanical properties;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of the patentability conditions of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims (2)

1. Штамп для получения цилиндрических металлических деталей с однородной мелкозернистой структурой из прутковых заготовок, содержащий верхний и нижний пуансоны, выполненные с возможностью взаимно согласованного перемещения, и матрицу с формообразующим трактом переменного диаметра, отличающийся тем, что верхний пуансон выполнен с диаметром, который равен или превышает диаметр прутковой заготовки, нижний пуансон выполнен с диаметром, меньшим диаметра верхнего пуансона и равным диаметру цилиндрической детали, а матрица выполнена в виде последовательно установленных с образованием формообразующего тракта верхней, промежуточной и нижней частей, при этом верхняя часть матрицы выполнена с входным цилиндрическим участком, имеющим диаметр, соответствующий диаметру верхнего пуансона, и длину, которая равна или превышает длину прутковой заготовки, и выходным отверстием, диаметр которого меньше диаметра верхнего пуансона, промежуточная часть матрицы выполнена с заходным участком с диаметром, соответствующим диаметру выходного отверстия верхней части матрицы, и цилиндрическим участком, выполненным с диаметром, большим диаметра выходного отверстия верхней части матрицы и диаметра нижнего пуансона, а нижняя часть матрицы выполнена с заходным участком, имеющим диаметр, соответствующий диаметру цилиндрического участка промежуточной части матрицы, и выходным цилиндрическим участком, диаметр которого соответствует диаметру нижнего пуансона.1. A stamp for producing cylindrical metal parts with a homogeneous fine-grained structure from bar stocks, comprising upper and lower punches made with the possibility of mutually coordinated movement, and a matrix with a forming path of variable diameter, characterized in that the upper punch is made with a diameter that is equal to or exceeds the diameter of the bar stock, the lower punch is made with a diameter smaller than the diameter of the upper punch and equal to the diameter of the cylindrical part, and the matrix is made in the form sequentially installed with the formation of the forming path of the upper, intermediate and lower parts, while the upper part of the matrix is made with an inlet cylindrical section having a diameter corresponding to the diameter of the upper punch and a length that is equal to or greater than the length of the bar stock, and an outlet that is smaller in diameter the diameter of the upper punch, the intermediate part of the matrix is made with an inlet section with a diameter corresponding to the diameter of the outlet of the upper part of the matrix, and a cylindrical a section made with a diameter larger than the diameter of the outlet of the upper part of the matrix and the diameter of the lower punch, and the lower part of the matrix is made with the inlet section having a diameter corresponding to the diameter of the cylindrical section of the intermediate part of the matrix and the output cylindrical section whose diameter corresponds to the diameter of the lower punch . 2. Штамп по п. 1, отличающийся тем, что верхняя и промежуточная части матрицы установлены с возможностью сдвига относительно друг друга в горизонтальной плоскости на величину L≥Dов, где Dов - диаметр выходного отверстия верхней части матрицы. 2. The stamp according to claim 1, characterized in that the upper and intermediate parts of the matrix are mounted so that they can be shifted relative to each other in the horizontal plane by L≥D s , where D s is the diameter of the outlet of the upper part of the matrix.
RU2015156991A 2015-12-30 2015-12-30 Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks RU2629576C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156991A RU2629576C2 (en) 2015-12-30 2015-12-30 Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156991A RU2629576C2 (en) 2015-12-30 2015-12-30 Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015156991A RU2015156991A (en) 2017-07-06
RU2629576C2 true RU2629576C2 (en) 2017-08-30

Family

ID=59309571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015156991A RU2629576C2 (en) 2015-12-30 2015-12-30 Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629576C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU595046A1 (en) * 1975-07-09 1978-02-28 Предприятие П/Я Г-4361 Method of pressure-working of metals
RU2116155C1 (en) * 1997-04-16 1998-07-27 Уфимский государственный авиационный технический университет Method for plastic structurization of high-strength materials
KR20020093403A (en) * 2001-06-08 2002-12-16 신동혁 Method for Spheroidization of Carbon Steel by Equal Channel Angular Pressing
RU2315117C2 (en) * 2005-08-18 2008-01-20 Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method of deformation treatment of materials and device for realization of this method
RU2440865C1 (en) * 2010-05-27 2012-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева" Method of plastic structurisation of long billet material and device to this end

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU595046A1 (en) * 1975-07-09 1978-02-28 Предприятие П/Я Г-4361 Method of pressure-working of metals
RU2116155C1 (en) * 1997-04-16 1998-07-27 Уфимский государственный авиационный технический университет Method for plastic structurization of high-strength materials
KR20020093403A (en) * 2001-06-08 2002-12-16 신동혁 Method for Spheroidization of Carbon Steel by Equal Channel Angular Pressing
RU2315117C2 (en) * 2005-08-18 2008-01-20 Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method of deformation treatment of materials and device for realization of this method
RU2440865C1 (en) * 2010-05-27 2012-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева" Method of plastic structurisation of long billet material and device to this end

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015156991A (en) 2017-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090115471A (en) Method and apparatus for the grain refinement of tube-shaped metal material using the ECAE process
TW201833507A (en) Long cartridge case
RU2329108C2 (en) Method of metals pressing and device for its implementation
RU2629576C2 (en) Stamp for obtaining cylindrical metal parts with uniform small-sized structure from bar stocks
RU2560474C2 (en) Method of continuous equal channel angular pressing of metal blanks in form of rod
EP1880780A1 (en) Bolt Manufacturing method, bolts, bolts-dedicated shaped product, bolt-dedicated shaped product forming apparatus, and bolt-dedicated shaped product forming method
RU2668355C1 (en) Method of manufacture of profile pipes of blanks with decorative elements and device for its implementation
RU2352417C2 (en) Pressing method of profiles and matrix for implementation of current method
RU2424076C1 (en) Method of metal plastic structure formation and device to this end
Deng et al. Development of closed extruding fine blanking technology
Rosochowski et al. Finite element analysis of two-turn Incremental ECAP
RU2402618C1 (en) Procedure for metal structural crumbling
JP2016522747A (en) Method and apparatus for producing sheet metal from cord-shaped profiles
RU2570271C1 (en) Method of combined intensive plastic deformation of blank
RU2693280C2 (en) Method of plastic structure formation of metal materials with preservation of initial dimensions of workpiece
RU2657274C1 (en) Method of plastic structural formation of cylindrical measuring workpieces
RU2691016C1 (en) Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties
RU2660472C1 (en) Method of glass-type parts extrusion and device for its implementation
RU2519697C1 (en) Angular forming process
Jafarzadeh et al. RETRACTED ARTICLE: Accumulative radial-forward extrusion (ARFE) processing as a novel severe plastic deformation technique
RU2571974C2 (en) Female die for forming of semis from pelletised materials
RU2638473C2 (en) Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp)
KR20100115532A (en) Extrusion tooling with equal channel angular pressing
RU2519078C1 (en) Method of combined casting, rolling and forming and device to this end
RU2578880C1 (en) Method of metal plastic structure formation and device for its implementation

Legal Events

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

Effective date: 20201231