RU2657274C1 - Способ пластического структурообразования цилиндрических мерных заготовок - Google Patents
Способ пластического структурообразования цилиндрических мерных заготовок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657274C1 RU2657274C1 RU2017120696A RU2017120696A RU2657274C1 RU 2657274 C1 RU2657274 C1 RU 2657274C1 RU 2017120696 A RU2017120696 A RU 2017120696A RU 2017120696 A RU2017120696 A RU 2017120696A RU 2657274 C1 RU2657274 C1 RU 2657274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- extrusion
- diameter
- carried out
- draft
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 9
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/01—Extruding metal; Impact extrusion starting from material of particular form or shape, e.g. mechanically pre-treated
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов давлением, и может быть использовано для получения микрокристаллической структуры металла с целью его упрочнения. Способ пластического структурообразования цилиндрической мерной заготовки включает многократное деформирование заготовки осадкой и последующим прямым выдавливанием. Осадку и выдавливание осуществляют в первом и втором штампах, осадку проводят в наборных конических ручьях первого штампа для придания заготовке веретенообразной формы. Последующее выдавливание осуществляют во втором штампе, диаметр матрицы которого равен диаметру исходной заготовки, отношение высоты которой к ее диаметру составляет больше 2,5. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей, повышении производительности обработки и снижении энергоемкости. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов давлением, и может быть использовано для получения микрокристаллической структуры металла с целью его упрочнения.
Известен способ пластического структурообразования металлов, при котором заготовку подвергают закрытой осадке в канале матрицы и двустороннему выдавливанию, при этом каждый цикл является многооперационным (патент РФ №2515705, МПК B21J 5/00, опубликовано 20.05.2014 г.).
Недостатком способа является высокая трудоемкость, обусловленная многоцикличностью обработки. Другим недостатком является сложность устройства для реализации способа, что не способствует его применению в условиях мелкосерийного производства.
Известен способ пластического структурообразования высокопрочных материалов (патент РФ №2116155, МПК B21J 5/00, опубликовано 27.07.1998 г.), согласно которому производят многократное выдавливание и осадку заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформации. В каждом цикле деформации сначала производят выдавливание части заготовки через рабочий поясок матрицы, выдавливание прекращают, осаживают выдавленную часть заготовки, затем повторяют поочередно выдавливание части заготовки и ее осадку до тех пор, пока вся заготовка не будет продеформирована.
Известен также способ пластического структурообразования для получения нанокристаллической структуры металла, при котором заготовку подвергают закрытой осадке и выдавливанию. Выдавливание осуществляют путем смещения объемов из периферийной части заготовки в виде полого цилиндра в цилиндрическую часть и обратно, при этом сохраняют форму и размеры заготовки (патент РФ №2458756, МПК B21J 5/00, опубликовано 20.08.2012 г.).
Недостатком данных способов является высокая трудоемкость и энергоемкость, обусловленная затратами энергии на работу сил контактного трения, что в том числе и ограничивает размеры обрабатываемой заготовки. Эти недостатки не позволяют использовать данные способы для получения микрокристаллической структуры в условиях мелкосерийного производства, когда необходимо обрабатывать мерные штучные заготовки.
Наиболее близким к предложенному является способ производства высокопрочного металлического материала (JP 4693007, МПК B21C 23/00, опубликовано 01.06.2011 г.), включающий осадку и прямое выдавливание, которые проводятся неоднократно, до достижения требуемой величины деформации, при этом диаметр заготовки после обработки равен исходному.
Недостатком данного способа является:
1) Невозможность обработки заготовки с отношением длины к диаметру больше 2,5. Известно (см., например, Я.М. Охрименко. Технология кузнечно-штамповочного производства. М.: Машиностроение, 1976, с. 142), что при H0/Д0>2,5, где H0 - высота (длина) заготовки, Д0 - диаметр заготовки, происходит потеря устойчивости заготовки при ее осаживании.
2) Высокая энергоемкость при выдавливании из-за большой площади трения (боковая поверхность контейнера, в котором производят осадку и боковая поверхность очка, через которое производят прямое выдавливание).
3) Сложность конструкции штампа (пресс-формы) и высокая трудоемкость процесса обработки заготовки. Сложность конструкции обусловлена необходимостью снабжения штампа дополнительным устройством, обеспечивающим открывание и закрывание очка (полости) для выдавливания. Высокая трудоемкость также связана с необходимостью открывания и закрывания полости для выдавливания.
4) Неравномерность деформации по объему заготовки, приводящая к неоднородности структуры и низкому качеству заготовки. Это связано с недеформированием конусной (верхней) части заготовки.
Задачей изобретения является создание технологичного способа пластического структурообразования мерных заготовок с отношением длины (высоты) к диаметру больше 2,5 в условиях мелкосерийного производства.
Техническим результатом является расширение технологических возможностей способа, повышение производительности обработки со снижением энергоемкости.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом пластического структурообразования цилиндрической мерной заготовки, включающим многократное деформирование заготовки осадкой и последующим прямым выдавливанием, при этом осадку и выдавливание осуществляют в первом и втором штампах, осадку проводят в наборных конических ручьях первого штампа для придания заготовке веретенообразной формы, а ее последующее выдавливание осуществляют во втором штампе, диаметр матрицы которого равен диаметру исходной заготовки, отношение высоты которой к ее диаметру составляет больше 2,5.
Согласно изобретению осадку заготовки осуществляют с увеличением деформации заготовки в каждом последующем ручье.
Согласно изобретению проводят осадку партии заготовок с последующим прямым выдавливанием партии заготовок.
Существо изобретения поясняется следующими иллюстрациями:
- на фиг. 1 приведена принципиальная схема первого штампа для профилирования исходной цилиндрической заготовки методом осаживания в наборных конических ручьях;
- на фиг. 2 - принципиальная схема второго штампа для прямого выдавливания заготовки;
- на фиг. 3 - схема текущего момента (фрагмента) прямого выдавливания заготовки во втором штампе;
- на фиг. 4 - схема распределения интенсивности деформации по объему заготовки в конечный момент прямого выдавливания;
- на фиг. 5 - схема распределения линейного размера зерен по объему после обработки заготовки по предлагаемому способу;
- на фиг. 6 - схема распределения предела текучести по объему заготовки после ее обработки.
Первый штамп для осадки (фиг. 1) содержит первый и второй наборные конические ручьи, образованные соответственно полуматрицами 1, 2, в которых размещают цилиндрическую заготовку 3, и полуматрицами 4, 5, в которых размещают заготовку 6, полученную после формообразования исходной заготовки 3. Полуматрицы 1, 2, 4, 5 посредством матрицедержателей 7 и 8 через прокладки 9 и 10 закреплены на нижней 11 и верхней 12 плитах первого штампа. Штамп устанавливают на стол пресса и верхняя плита 12 крепится к рабочему органу (ползуну) пресса (на схеме не показано).
Штамп устанавливают на стол пресса и верхняя плита 12 крепится к рабочему органу (ползуну) пресса (на схеме не показано).
Второй штамп для прямого выдавливания (фиг. 2) содержит контейнер 13 и пуансон 14, который закреплен посредством пуансонодержателя 15 через прокладку 16 к верхней подвижной плите 17. В нижней части контейнера закреплена обойма 18, в которой размещена матрица 19 с рабочим пояском, диаметр которого равен диаметру исходной заготовки 3. Обойма с матрицей, контейнер совместно с промежуточными плитами 20 и 21 прикреплены к нижней плите 22 второго штампа. Второй штамп установлен на столе пресса, а верхняя плита 17 крепится к ползуну пресса (на схеме не показано).
Способ осуществляют следующим образом. Исходную цилиндрическую заготовку 3, у которой отношение высоты к диаметру больше 2,5, размещают в наборных конических ручьях первого штампа (фиг. 1). Наборные конические ручьи предназначены для получения заготовки большего диаметра, чем у исходной (см., например, Я.М. Охрименко. Технология кузнечно-штампового производства. М:. Машиностроение, 1976, с. 413-414).
Первый переход осадки осуществляется в наборном ручье первого штампа, образованном полуматрицами 1 и 2. После осадки заготовка приобретает веретенообразную форму. Осаженная в первом ручье штампа заготовка 6 переносится во второй ручей штампа, образованный полуматрицами 3 и 4. Во втором ручье заготовка претерпевает дополнительную деформацию осадкой, при которой вертикальные волокна заготовки сжимаются, а горизонтальные расширяются. Геометрия ручьев такова, что центральная часть заготовки претерпевает большую деформацию по сравнению с концевыми частями. Это важно для дальнейшей обработки.
Первый штамп устанавливается на стол пресса и верхняя плита 12 крепится к рабочему органу (ползуну) пресса. При совершении рабочего хода ползун пресса перемещается вниз и осуществляется деформирование (профилирование) заготовки. При перемещении ползуна пресса вверх штамп открывается, и заготовка может перекладываться из ручья в ручей, удаляться из ручья и помещаться в ручей новая цилиндрическая заготовка.
После профилирования партии заготовок (например, несколько десятков штук) в первом штампе они деформируются во втором штампе для прямого выдавливания. Здесь заготовка 6 помещается в контейнер 13 штампа и пуансоном 14, который закреплен с помощью пуансонодержателя 15 через прокладку 16 к верхней подвижной плите 17, выдавливается через рабочий поясок матрицы 19, диаметр которого равен диаметру исходной заготовки 3. Матрица 19 помещена в обойму 18 и совместно с контейнером 13 и промежуточными плитами 20 и 21 прикреплена к нижней плите 22 второго штампа.
Второй штамп установлен на столе пресса и верхняя плита 17 крепится к ползуну пресса (на фиг. 2 не показано). При совершении ползуном рабочего хода пуансон 14 выдавливает заготовку. Окончательное удаление выдавленной заготовки из штампа осуществляется при выдавливании последующей заготовки, то есть заготовки выдавливаются на провал. Проводят деформирование партии заготовок, которая прошла обработку в первом штампе.
При прямом выдавливании вертикальные волокна материала заготовки, которые в первом штампе претерпевали деформацию сжатия, растягиваются, а горизонтальные волокна - сжимаются. В результате заготовка претерпевает знакопеременную деформацию в условиях сложного нагружения. Такая деформация приводит к перемешиванию материала, измельчению структурных составляющих, равномерному деформированию объема и воспроизведению исходной формы и размеров заготовки. После выдавливания заготовки могут осаживаться в первом штампе, и цикл может повторяться.
Таким образом, применение наборных конических ручьев для осадки заготовки позволяет существенно расширить технологические возможности способа пластического структурообразования, а именно обрабатывать заготовки с отношением высоты к диаметру больше 2,5.
Простота и надежность конструкции штампов, а также партионная последовательная обработка заготовок обеспечивает высокую производительность и низкую трудоемкость способа.
Фрагмент процесса прямого выдавливания веретенообразной заготовки, полученной осаживанием в первом штампе, изображенный на схеме фиг. 3 (с учетом осевой симметрии показана правая половина меридианного сечения заготовки и контейнера с матрицей) показывает, что по мере продвижения пунсона вниз в контейнере 13 происходит осадка вначале концевых частей веретенообразной заготовки, которые при осаживании в первом штампе получили меньшую деформацию, чем центральная часть объема. Это приводит к выравниванию деформации по всему объему заготовки, при этом при осаживании концевых (верхней и нижней) частей веретенообразной заготовки одновременно происходит ее выдавливание через рабочий поясок матрицы 19. Это выдавливание осуществляется при отсутствии контакта боковой поверхности заготовки со стенками контейнера. Этот интересный эффект деформирования, обусловленный веретенообразной формой заготовки при ее прямом выдавливании, приводит к отсутствию сил контактного трения и, следовательно, к равномерной деформации и снижению энергоемкости процесса.
Равномерная деформация объема обусловливает получение равномерной структуры и высокого качества заготовок.
Пример выполнения способа.
Обработке подвергали цилиндрические заготовки высотой 190 мм и диаметром 40 мм. Отношение высоты к диаметру составляло 4,75, материал заготовок - алюминиевый сплав 1570Р системы Al-Mg-Sc. После выплавки и прессования сплава структура неоднородна. Наряду с зернами размером d=(2-3) мкм наблюдаются достаточно крупные неравноосные зерна с d=(15-20) мкм. Предел текучести материала при комнатной температуре σ02=300 МПа.
Деформирование осуществляли при T=20°C. После профилирования осаживанием в первом штампе (фиг. 1) заготовка приобрела веретенообразную форму и размеры: после деформирования в первом наборном ручье - высота 140 мм, максимальный диаметр в середине высоты 52 мм; после деформирования во втором наборном ручье - высота 110 мм, максимальный диаметр в середине высоты 62 мм.
После прямого выдавливания во втором штампе заготовки приобретали первоначальную цилиндрическую форму диаметром 40 мм с несколько искаженными торцевыми поверхностями.
Картина распределения интенсивности деформации по объему заготовки в конечный момент прямого выдавливания показывает, что основной (центральный) объем заготовки претерпел равномерную деформацию интенсивностью ε=2,5 (фиг. 4). Большая равномерная деформация привела к измельчению зерен и высокой равномерности размеров зерен по центральному объему после ее обработки по предлагаемому способу (фиг. 5).
Описанное изменение структуры обусловило значительное повышение прочности сплава 1570Р. Из фиг. 6 следует, что основная характеристика прочности - предел текучести, увеличился с 300 МПа (до обработки) до 462 МПа после обработки.
При необходимости дальнейшего измельчения зерен и повышения равномерности деформации описанный выше цикл обработки можно неоднократно повторить. Полученную после выдавливания заготовку можно снова продеформировать в первом штампе и затем во втором.
После обработки концы заготовки с неравномерной деформацией и плохо проработанной структурой отрезаются и заготовка направляется на последующую обработку, например штамповку.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет расширить технологические возможности способа пластического структурообразования цилиндрических мерных заготовок, повысить производительность обработки и снизить энергоемкость.
Claims (3)
1. Способ пластического структурообразования цилиндрической мерной заготовки, включающий многократное деформирование заготовки осадкой и последующим прямым выдавливанием, при этом осадку и выдавливание осуществляют в первом и втором штампах, осадку проводят в наборных конических ручьях первого штампа для придания заготовке веретенообразной формы, а ее последующее выдавливание осуществляют во втором штампе, диаметр матрицы которого равен диаметру исходной заготовки, отношение высоты которой к ее диаметру составляет больше 2,5.
2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что осадку заготовки осуществляют с увеличением деформации заготовки в каждом последующем ручье.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проводят осадку партии заготовок с последующим прямым выдавливанием партии заготовок.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017120696A RU2657274C1 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ пластического структурообразования цилиндрических мерных заготовок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017120696A RU2657274C1 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ пластического структурообразования цилиндрических мерных заготовок |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657274C1 true RU2657274C1 (ru) | 2018-06-09 |
Family
ID=62560656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017120696A RU2657274C1 (ru) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Способ пластического структурообразования цилиндрических мерных заготовок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657274C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713764C1 (ru) * | 2019-02-22 | 2020-02-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ прессования металлических слитков и пресс для его осуществления |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2116155C1 (ru) * | 1997-04-16 | 1998-07-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Способ пластического структурообразования высокопрочных материалов |
JP4693007B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-06-01 | 株式会社日本製鋼所 | 高強度金属材の製造方法 |
RU2451569C2 (ru) * | 2010-05-24 | 2012-05-27 | Закрытое акционерное общество "ДИСК БС" | Способ объемного выдавливания деталей типа стакана концентричным угловым прессованием на горизонтальном экструзионном гидравлическом прессе |
RU2458756C2 (ru) * | 2010-05-31 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) | Способ пластического структурообразования кристаллических материалов и устройство для его осуществления |
WO2012119196A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Extrusion of high temperature formable non-ferrous metals |
RU2515705C2 (ru) * | 2012-12-12 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" | Способ пластического структурообразования металлов и устройство для его осуществления (варианты) |
-
2017
- 2017-06-13 RU RU2017120696A patent/RU2657274C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2116155C1 (ru) * | 1997-04-16 | 1998-07-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Способ пластического структурообразования высокопрочных материалов |
JP4693007B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-06-01 | 株式会社日本製鋼所 | 高強度金属材の製造方法 |
RU2451569C2 (ru) * | 2010-05-24 | 2012-05-27 | Закрытое акционерное общество "ДИСК БС" | Способ объемного выдавливания деталей типа стакана концентричным угловым прессованием на горизонтальном экструзионном гидравлическом прессе |
RU2458756C2 (ru) * | 2010-05-31 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) | Способ пластического структурообразования кристаллических материалов и устройство для его осуществления |
WO2012119196A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Extrusion of high temperature formable non-ferrous metals |
RU2515705C2 (ru) * | 2012-12-12 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" | Способ пластического структурообразования металлов и устройство для его осуществления (варианты) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713764C1 (ru) * | 2019-02-22 | 2020-02-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ прессования металлических слитков и пресс для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103894435B (zh) | 制备超细晶粒镁合金的往复挤压装置及其加工方法 | |
CN108637031B (zh) | 一种制备高性能镁合金管材的模具 | |
CN104785563B (zh) | 带底长筒形件精密挤压成形的方法 | |
CN105880310B (zh) | 一种超细晶中空镁合金型材的成型模具及成型方法 | |
CN106734841A (zh) | 一种双法兰工字形不锈钢阀体多向精密成形装置 | |
CN101294238B (zh) | 制备超细晶材料的大塑性变形方法 | |
CN101972792B (zh) | 一种大型杯形件的热反挤压成型模具 | |
CN103894436A (zh) | 一种增强镁合金管的往复挤压装置及加工方法 | |
CN101422861A (zh) | 一种异形深孔类零件的精密成形方法 | |
CN101259493A (zh) | 制备超细晶材料的l形等通道往复挤压模具 | |
CN2690068Y (zh) | 等通道转角挤压制备超细晶粒管材的装置 | |
CN104096719B (zh) | 一种动力电池铝壳冷挤压成型模具及其成型方法 | |
CN103191945A (zh) | 高压液压法兰塑性成形方法与装置 | |
RU2657274C1 (ru) | Способ пластического структурообразования цилиндрических мерных заготовок | |
CN104307912A (zh) | 一种变通道挤压轧制成形装置及其成形方法 | |
RU2491147C2 (ru) | Способ получения поковок крупногабаритных полукорпусов шаровых кранов, имеющих горловину и сферическую часть | |
RU2354481C1 (ru) | Штамп для формообразования сильфонов | |
CN102601142B (zh) | 镁合金挤锻成型工艺及其成型装置 | |
CN205816441U (zh) | 正向挤压联合等通道转角挤压的挤压模具 | |
CN109622648B (zh) | 一种镁合金非对称连续大变形挤压加工成型方法 | |
CN104046863B (zh) | 大宽厚比超高强韧铝合金板材的制备方法 | |
RU2560474C2 (ru) | Способ непрерывного равноканального углового прессования металлических заготовок в виде прутка | |
CN105880346A (zh) | 一种铜锥件双动挤压成形控制方法 | |
CN109092958A (zh) | 一种带台肩管类件触变成形方法 | |
RU2402618C1 (ru) | Способ структурного измельчения металлов |