RU2693280C2 - Способ пластического структурообразования металлических материалов с сохранением первоначальных размеров заготовки - Google Patents
Способ пластического структурообразования металлических материалов с сохранением первоначальных размеров заготовки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693280C2 RU2693280C2 RU2017131785A RU2017131785A RU2693280C2 RU 2693280 C2 RU2693280 C2 RU 2693280C2 RU 2017131785 A RU2017131785 A RU 2017131785A RU 2017131785 A RU2017131785 A RU 2017131785A RU 2693280 C2 RU2693280 C2 RU 2693280C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- matrix
- transition zone
- billet
- pushing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 title abstract 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 title 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Forging (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
Изобретение относится к заготовительному производству металлургических и машиностроительных предприятий и предназначено для повышения физико-механических свойств материалов методом пластического структурообразования за счет измельчения исходной структуры при сохранении первоначальных размеров заготовки. Осуществляют комбинированное деформирование цилиндрической заготовки путем ее продавливания пуансоном через первый и второй каналы матрицы, переходную зону, конусную фильеру и калибрующий ручей. Продавливание через переходную зону осуществляют с упором заготовки в предварительно установленную в конусную фильеру опорную конусную заготовку из того же материала. Производят осаживание деформируемой заготовки с заполнением ее материалом переходной зоны матрицы. Продавливание через второй канал матрицы осуществляют в условиях всестороннего сжатия деформируемой заготовки с проталкиванием прижимной заготовки через конусную фильеру и вытеснением в калибрующий ручей. В результате обеспечивается получение заготовок с измельченной однородной равноплотной структурой для дальнейшего изготовления высоконагруженных деталей. 2 ил.
Description
Изобретение относится к заготовительному производству металлургических и машиностроительных предприятий и предназначено для повышения физико-механических свойств материалов методом пластического структурообразования за счет измельчения исходной структуры при сохранении первоначальных размеров заготовки.
Известен способ (RU 2402618), включающий продавливание заготовки из приемного канала через примыкающий к нему деформирующий канал. Продавливание заготовки осуществляют с обеспечением знакопеременных сдвиговых деформаций в металле заготовки и с подпором заготовки с выходной стороны деформирующего канала. Деформирующий канал выполняют с последовательно расположенными наклонными участками и с расположенным вдоль продольной оси приемного канала конечным прямым участком. Участки наклонены в противоположные стороны относительно продольной оси приемного канала. Они имеют поперечное сечение, идентичное по форме и размерам поперечному сечению приемного канала. Площадь поперечного сечения конечного прямого участка меньше площади поперечного сечения упомянутых наклонных участков. Основным недостатком способа является неоднородность зеренной структуры по сечению получаемых полуфабрикатов (особенно при одноцикловой обработке заготовок).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ для структурообразования металлов при деформации по схеме "песочные часы", при котором цилиндрическую металлическую заготовку в холодном состоянии подвергают прямому выдавливанию и осадке в несколько циклов (RU 2116155). Способ включает многократное деформирование заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформирования, при этом деформирование заготовки в каждом цикле осуществляют путем ее выдавливания с последующей одновременной осадкой выдавленной части заготовки, при этом в каждом последующем цикле деформирования направление выдавливания изменяют на противоположное относительно направления выдавливания в предыдущем цикле. Недостатками известного способа являются обработка заготовок из металла небольших размеров, неравномерность накопленных деформаций по сечению заготовки, а именно со стороны торцов. Также промышленное применение способа требует создания специальных прессов с двумя силовыми цилиндрами.
Технический результат настоящего изобретения - получение однородной равноплотной измельченной структуры заготовки методом интенсивной пластической деформации при сохранении ее первоначальных размеров.
Технический результат достигается путем продавливания цилиндрической заготовки пуансоном через соосно расположенные первый и второй каналы матрицы и расположенную между ними переходную зону, в которой осуществляют обжим заготовки, при этом используют матрицу со вторым каналом, имеющим поперечное сечение, превышающее поперечное сечение первого канала, конусную фильеру с минимальным выходным диаметром, равным диаметру исходной заготовки, и калибрующий ручей. Продавливание через переходную зону матрицы осуществляют с упором заготовки в предварительно установленную в конусную фильеру опорную конусную заготовку из того же материала и осуществляют осаживание деформируемой заготовки с заполнением ее материалом переходной зоны матрицы, а продавливание через второй канал матрицы осуществляют в условиях всестороннего сжатия деформируемой заготовки с проталкиванием опорной заготовки через конусную фильеру и вытеснением в калибрующий ручей.
Сущность способа поясняется эскизом, приведенным на фиг. 1.
Исходная цилиндрическая заготовка 1 помещается в контейнер 2 штампа для прямого выдавливания пуансоном 3, который закреплен с помощью пуансонодержателя к верхней подвижной плите. Профилированная конусная заготовка 4, выполняющая роль прижима на этапе наладки оснастки, помещается в фильеру 5, жестко закрепленной с матрицей 6. Заготовка 1 выдавливается через рабочий поясок матрицы 6, посаженной с натягом в обойму 7, которая вместе с контейнером 2 крепится к нижней неподвижной плите штампа. В процессе деформирования через поясок матрицы 6, исходная заготовка 1 упирается в профилированную прижимную заготовку 4 и начинает осаживаться, полностью заполняя рабочее пространство матрицы 6. В момент окончательного заполнения ручья матрицы 6 металлом в условиях всестороннего сжатия происходит процесс выдавливания профилированной заготовки 4 через конусную фильеру 5 и калибрующий канал, одновременно заготовка 1 подвергается интенсивной пластической деформации, проходя через поясок матрицы 6, с увеличением ее исходного диаметрального размера. В области сужения конусной фильеры 5 заготовка 1 уменьшается в поперечном сечении, и в свою очередь становится прижимом для равномерного заполнения металла в ручье матрицы 6. Так как минимальный выходной диаметр фильеры 5 и калибрующего ручья равен диаметру исходной цилиндрической заготовки 1, то по завершении операции выдавливания получается исходная по размерам заготовка, которая может быть использована при последующей штамповке для получения высокопрочных заготовок деталей ответственного назначения, либо, при необходимости, ее можно повторно поместить в контейнер 2 для второго перехода. Таким образом, предложенная схема деформирования позволяет достичь заданных величин интенсивности деформации заготовки без изменения ее формы и размеров.
Удаляется заготовка из штампа после выдавливания деформированием последующей заготовки.
Для анализа работоспособности предлагаемого способа структурообразования металла и оценки возможности применения на металлургическом и машиностроительном производствах, было проведено математическое моделирование с использованием программно-аппаратного комплекса QFORM v.8. Заготовка из сплава АМг6, размером ∅30×160 мм деформировалась продавливанием пуансоном из первого канала матрицы во второй через переходную зону. В качестве упора на этапе наладки применена профилированная конусная заготовка из аналогичного сплава АМг6 высотой 55 мм, имеющая уменьшение поперечного сечения с ∅ 40 мм до ∅ 30 мм, необходимость которой исключается при дальнейших циклах деформирования.
При моделировании принимались следующие допущения: температура деформации 20°С, коэффициент трения 0,12, материал заготовки изотропный, до деформации разупрочнен. Инструмент принимается абсолютно жестким. Скорость движения пуансона - 2 мм/сек. Материал исходной и профилированной заготовок принимается пластичным.
При выдавливании через поясок матрицы ∅ 20 мм, заготовка упирается в заранее установленную на этапе наладки прижимную профилированную заготовку, осаживается и полностью заполняет объем второго канала ∅ 40 мм. В условиях всестороннего сжатия по достижению усилия деформирования 0,65 МН происходит проталкивание прижимной заготовки через конусную фильеру с минимальным выходным диаметром ∅ 30 мм и вытеснение в калибрующий ручей. После проталкивания прижимной заготовки и заполнения основной заготовкой ручья фильеры, за счет бокового сжатия создается необходимое усилие прижима для полного заполнения металлом ручья матрицы при течении из первого канала во второй.
После одного перехода распределение интенсивности деформации по поперечному сечению оказалось равномерными и составило 3.30-3.65 (фиг. 2). Исследование процесса деформации, проведенное с помощью компьютерного моделирования, показало, что течение материала в каналах деформирования происходит достаточно равномерно, а применение конусной фильеры позволяет полностью заполнить второй канал матрицы.
Последующее применение оснастки исключает применение профилированной прижимной заготовки, используемой только на этапе наладки, т.к. роль прижима будет выполнять предыдущая заготовка.
Предложенный способ целесообразно использовать в заготовительном производстве металлургических и машиностроительных предприятий, в частности ракетно-космической области, для получения заготовок с измельченной однородной равноплотной структурой для дальнейшего изготовления высоконагруженных деталей с повышенными требованиями по прочности и герметичности.
Claims (1)
- Способ пластического структурообразования металла заготовки, включающий комбинированное деформирование цилиндрической заготовки путем ее продавливания пуансоном через соосно расположенные первый и второй каналы матрицы и расположенную между ними переходную зону, в которой осуществляют обжим заготовки, отличающийся тем, что используют матрицу со вторым каналом, имеющим поперечное сечение, превышающее поперечное сечение первого канала, конусную фильеру с минимальным выходным диаметром, равным диаметру исходной заготовки, и калибрующий ручей, при этом продавливание через переходную зону матрицы осуществляют с упором заготовки в предварительно установленную в конусную фильеру опорную конусную заготовку из того же материала и осуществляют осаживание деформируемой заготовки с заполнением ее материалом переходной зоны матрицы, а продавливание через второй канал матрицы осуществляют в условиях всестороннего сжатия деформируемой заготовки с проталкиванием опорной заготовки через конусную фильеру и вытеснением ее в калибрующий ручей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131785A RU2693280C2 (ru) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | Способ пластического структурообразования металлических материалов с сохранением первоначальных размеров заготовки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131785A RU2693280C2 (ru) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | Способ пластического структурообразования металлических материалов с сохранением первоначальных размеров заготовки |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017131785A RU2017131785A (ru) | 2019-03-11 |
RU2017131785A3 RU2017131785A3 (ru) | 2019-03-11 |
RU2693280C2 true RU2693280C2 (ru) | 2019-07-03 |
Family
ID=65759286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017131785A RU2693280C2 (ru) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | Способ пластического структурообразования металлических материалов с сохранением первоначальных размеров заготовки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2693280C2 (ru) |
Citations (5)
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 |
KR20020075183A (ko) * | 2001-03-23 | 2002-10-04 | 김호경 | 난가공재의 결정립 미세화장치 및 방법 |
UA43585U (ru) * | 2009-03-16 | 2009-08-25 | Восточноукраинский Национальный Университет Имени Владимира Даля | Способ пластического структурообразования металлов |
RU2570268C1 (ru) * | 2014-07-04 | 2015-12-10 | Олег Вячеславович Голубев | Способ пластического структурообразования металла |
RU2570271C1 (ru) * | 2014-08-13 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера имени В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовки |
-
2017
- 2017-09-11 RU RU2017131785A patent/RU2693280C2/ru active
Patent Citations (5)
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 |
KR20020075183A (ko) * | 2001-03-23 | 2002-10-04 | 김호경 | 난가공재의 결정립 미세화장치 및 방법 |
UA43585U (ru) * | 2009-03-16 | 2009-08-25 | Восточноукраинский Национальный Университет Имени Владимира Даля | Способ пластического структурообразования металлов |
RU2570268C1 (ru) * | 2014-07-04 | 2015-12-10 | Олег Вячеславович Голубев | Способ пластического структурообразования металла |
RU2570271C1 (ru) * | 2014-08-13 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера имени В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук | Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовки |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017131785A (ru) | 2019-03-11 |
RU2017131785A3 (ru) | 2019-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090126444A1 (en) | Severe Plastic Deformation Of Metals | |
CN101873900A (zh) | 制造大直径无缝钢管的方法 | |
RU2460604C1 (ru) | Штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем | |
RU2329108C2 (ru) | Способ прессования металлов и устройство для его осуществления | |
RU2491147C2 (ru) | Способ получения поковок крупногабаритных полукорпусов шаровых кранов, имеющих горловину и сферическую часть | |
RU2693280C2 (ru) | Способ пластического структурообразования металлических материалов с сохранением первоначальных размеров заготовки | |
RU2189883C1 (ru) | Способ пластического структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления | |
RU2402618C1 (ru) | Способ структурного измельчения металлов | |
RU2352431C2 (ru) | Способ штамповки поковок фланцев воротниковых | |
RU2560474C2 (ru) | Способ непрерывного равноканального углового прессования металлических заготовок в виде прутка | |
CN106238488A (zh) | 不同压剪复合应变路径下连续大塑性变形的方法和装置 | |
Cazac et al. | Design and Implementation of a Device for Nanostructuring of Metallic Materials by Multiaxial Forging Method | |
RU2352417C2 (ru) | Способ прессования профилей и матрица для реализации данного способа | |
RU2451569C2 (ru) | Способ объемного выдавливания деталей типа стакана концентричным угловым прессованием на горизонтальном экструзионном гидравлическом прессе | |
RU2570268C1 (ru) | Способ пластического структурообразования металла | |
RU164760U1 (ru) | Штамп для горячего комбинированного выдавливания цилиндрического полого изделия с фланцем на гидравлическом прессе двойного действия | |
RU2729520C1 (ru) | Способ штамповки полых изделий с наружным фланцем | |
US20160175918A1 (en) | Net shaped forging for fluid ends and other work pieces | |
RU2450882C2 (ru) | Способ упрочнения кольцевой заготовки канальным угловым прессованием и устройство для его осуществления | |
RU2629576C2 (ru) | Штамп для получения цилиндрических металлических деталей с однородной мелкозернистой структурой из прутковых заготовок | |
US4606210A (en) | Extrusion press for manufacturing extruded sections from metal billets | |
RU2415730C1 (ru) | Устройство для обработки металлов давлением | |
RU2403206C1 (ru) | Способ получения нанокристаллической структуры материала в трубных заготовках и устройство для его осуществления | |
RU2721253C1 (ru) | Способ изготовления длинномерных пустотелых изделий и устройство для его реализации | |
RU2686704C1 (ru) | Способ изготовления длинноосных изделий |