UA140471U - Пристрій для інтенсивної пластичної деформації довгомірних прутків - Google Patents

Abstract

Пристрій для інтенсивної пластичної деформації довгомірних прутків містить вузол для деформування та механізм для переміщення прутка. Вузол для деформування містить нерухливий в осьовому напрямку затискач і рухливий в осьовому напрямку затискач, відстань між якими в робочому стані відповідає відстані, що дорівнює довжині ділянки прутка, що піддається деформуванню; механізм поздовжнього переміщення, пов'язаний з рухливим затискачем, виконаний з можливістю виконувати зворотно-поступальні рухи; і механізм навантаження рухливого затискача; а також механізм обертання, що забезпечує реверсивне кутове переміщення нерухливого затискача; крім того, пристрій оснащений пристроєм нагрівання ділянки прутка, що піддається деформуванню.

Description

Корисна модель належить до деформаційної обробки металів і може бути використана для одержання довгомірних ультрадрібнозернистих металевих виробів з поліпшеними фізико- механічними властивостями.

Відомо пристрій для безперервного кутового пресування довгомірних металевих заготовок зі співвідношенням довжини до діаметра не більше 100 діаметрів (патент РФ ВИ 2345861 С2, опубл. 10.02.20091. Пристрій містить приводне робоче колесо з калібром, колодку із вставкою й упор, виконані з робочими поверхнями, що утворюють канал пресування. Упор установлений на поверхні, що має можливість переміщення за допомогою упорного гвинта, для забезпечення плавного регулювання висоти каналу пресування з одержанням площі поперечного перерізу на виході з зони деформації, що на 3-5 96 перевищує площу поперечного перерізу на вході у зону деформації. Приводне робоче колесо активними силами тертя затягує заготовку (пруток) у канал матриці, змінюючи напрямок руху й створюючи деформацію зсуву. Активні сили тертя, що виникають на границі контакту робочого колеса й заготовки, не дозволяють робити великі деформації, за один прохід вони можуть бути не більше 6 95. Для одержання дрібнозернистої структури операцію пресування однієї заготовки необхідно повторювати кілька разів, витримуючи щораз поворот навколо поздовжньої осі на 907. Тому створення дрібнозернистої структури приводить до зношування поверхонь інструмента, що змушує робити коректування поперечного перерізу каналу.

Вищевказаний недолік усунутий у пристрої для зміцнення довгомірних прутків (патент ОА 83389, опубл. 10.07.2009). Пристрій містить вузол навантаження - плунжер, контейнер високого тиску з робочою рідиною для гідроекструзії заготовок, у нижній частині якого послідовно розміщено дві матриці, перша з яких призначена для гідроекструзії прутка та має конічну вхідну лійку та калібруючий пасок, розміри яких забезпечують можливість здійснення гідроекструзії заготовок, завантажених у контейнер, зі ступенем пластичної деформації до 5 95, під нею розташована кутова матриця з кутом перетину каналів 90" та діаметром вхідного вертикального каналу, що дорівнює діаметру калібруючого паска першої матриці. Пристрій виконаний з можливістю багаторазового повторення циклів продавлювання заготовки зі збереженням її первісних форми й розмірів за однокутовою схемою деформування через пару суміжних каналів, що виконані в одній площині кутової матриці та перетинаються. Недоліки такі, що для

Зо створення дрібнозернистої структури пруток проходить багаторазове пресування, причому у вищевказаному пристрої можлива обробка прутків довжиною не більше 200 мм через обмеження висоти контейнера високого тиску.

Відомо пристрій для пластичної деформації прутка шляхом поступового скручування

ІСпадег Гага) Н.5. Кіт Тогаргаден Ваз, бЗемеге Ріавзіїс ЮОеїоптайоп 1 51 Еайіоп, Меїнодв,

Ргосеззіпа апа Ргорепієв: ЕІвемієї 2018. - 324 рі). Пристрій містить багатоступінчасту матрицю.

Кожний елемент матриці називається степлером. Кожний степлер виконаний з отвором у центрі для прутка, який обробляють. Пристрій має осьове навантаження на пруток під високим тиском.

У пристрої деформація прутка здійснюється шляхом послідовного повороту степлерів. В отворі розміщується пруток та піддається високому осьовому тиску для запобігання його проковзування під час обертання степлерів. Зона деформації прутка на кожному кроці залежить від товщини степлера. Обробка починається знизу й закінчується у верхній частині. На початковому етапі обертається тільки самий нижній степлер. На наступному етапі всі степлери фіксуються, крім двох нижніх. Потім два нижніх степлера обертаються одночасно. Тобто збільшується зона деформації. Цей алгоритм повторюється, поки вся довжина зразка не зазнає пластичної деформації. У наведеному пристрої деформація прутка можлива тільки в холодному стані, тому процес здійснюється з великими затратами. Холодна деформація матеріалу обмежує ступінь деформації, при підвищенні якої високоміцні й малопластичні матеріали можуть руйнуватися. Пристрій не застосовний для довгомірних заготовок, оскільки зона деформації обмежена висотою матриці, а також осьовим навантаженням, прикладеним до торця зразка. Крім цього матриця може бути застосовна тільки для одного діаметра зразка.

За аналог взято пристрій для рівноканального багатокутового пресування довгомірних заготовок (патент України Мо 77493, опубл. 15.12.2006). Пристрій містить вузол для деформування з набору деформуючих елементів, виконаних у вигляді рознімних вкладишів з осьовими фасонними канавками напівкруглої форми, посаджених у корпусну швидко рознімну обойму з утворенням центрального багатокутового каналу для деформування, а також вузол для пересування прутка, виконаний у вигляді двох блоків для почергового подавання прутка.

Пруток переміщається в осьовому напрямку зворотнопоступальними рухами за допомогою подавальних блоків у напрямку вкладишів, у яких відбувається інтенсивна пластична деформація (ІПД).

У аналога операція деформації довгомірних прутків відбувається із застосуванням спеціальних змінних деформуючих елементів, витрата енергії досить велика, а пластичність не збільшується.

Задача корисної моделі - інтенсивна пластична деформація довгомірних пруткових заготовок за рахунок одночасного впливу на зону деформації крутним і осьовим зусиллям, а також нагрівання зони деформації.

Додатковим технічним результатом є спрощення конструкції - не потрібно спеціальних змінних деформуючих елементів і складного механізму просування прутка.

Задача вирішується тим, що в пристрої для інтенсивної пластичної деформації довгомірних прутків (далі за текстом - пристрій для ШД), що містить вузол для деформування та механізм для переміщення прутка, відповідно до корисної моделі, вузол для деформування містить нерухливий в осьовому напрямку затискач і рухливий в осьовому напрямку затискач, відстань між якими в робочому стані відповідає відстані, що дорівнює довжині і ділянки прутка, що піддається деформуванню; механізм поздовжнього переміщення, пов'язаний з рухливим затискачем, виконаний з можливістю виконувати зворотно-поступальні рухи, і механізм навантаження рухливого затискача; а також механізм обертання, що забезпечує реверсивне кутове переміщення нерухливого затискача; крім того пристрій оснащений пристроєм нагрівання ділянки прутка, що піддається деформуванню.

Конструктивні ознаки заявленого пристрою, на відміну від аналога, дозволяють робити обробку локальної ділянки прутка шляхом її стискання, скручування та одночасного нагрівання, що дозволяє здійснювати ШД тонких шарів прутка та виконувати обробку прутків необмеженої довжини. За рахунок застосування затискачів пристрій дозволяє обробляти прутки різних діаметрів та будь-якої форми перерізу без використання спеціальних змінних деформуючих елементів і складного механізму проштовхування прутка.

Нижче наводиться опис пристрою для ІПД з посиланням на креслення, на якому зображена схема вузла для деформування.

Заявлений пристрій містить вузол для деформування й механізм переміщення прутка.

Вузол для деформування містить рухливий в осьовому напрямку затискач 1 і нерухливий в осьовому напрямку затискач 2, які можуть бути цангового або кулачкового типу.

Зо Нерухливий в осьовому напрямку затискач 2 виконаний з можливістю обертання. Для цього затискач 2 пов'язаний з механізмом З обертання, який забезпечує його реверсивне кутове переміщення та має кутовий датчик обертання 4. Механізм З приводиться в обертання торцевим або редукторним електродвигуном (на схемі не показаний).

Рухливий затискач 1 пов'язаний з механізмом поздовжнього переміщення 5 і механізмом навантаження 7. Пристрій для ІПД оснащений пристроєм нагрівання 6 зони прутка Є,

Пристрій для ІПД установлений на станині 8 і управляється за допомогою програмного керуючого пристрою. ІПД може бути виконана для прутка будь-якого перерізу (круглого, квадратного, прямокутного, багатогранного).

Процес деформації на пристрої для ІПД здійснюється таким чином.

На кресленні позначені ділянки прутка: П - необроблена, П;: - що піддається ІПД, П» - після

ІПД. Пруток будь-якої довжини розміщується в затискачах 1 і 2 і фіксується затискачем 1. Потім механізм поздовжнього переміщення 5 встановлює рухливий затискач 1 в робоче положення, тобто наближає пруток через рухливий затискач 1 до нерухливого затискача 2 до утворення довжини Є - довжини ділянки прутка, на якій здійснюється ІПД, - й фіксується нерухливим затискачем 2. Для збільшення пластичності ділянка прутка (на довжині в) навантажується осьовою силою за допомогою механізму навантаження 7. Для збільшення інтенсивності деформації ділянку , прутка нагрівають до необхідної температури за допомогою пристрою 6, який діє наприклад за принципом електроопору.

Потім включається механізм З обертання, що з'єднаний з нерухливим в осьовому напрямку затискачем 2. Механізм З надає затискачу 2 реверсивне кутове переміщення й із заданою швидкістю обертання скручує ділянку прутка С відносно нерухливого затискача 1, створюючи

ІПД.

Після закінчення процесу деформації затискач 2 розтискається і механізм поздовжнього переміщення 5 просуває пруток у протилежну сторону, створюючи наступну ділянку 7 деформації. Потім затискачем 2 пруток фіксується, і процес повторюється в зазначеній послідовності до досягнення ІПД на наступній ділянці. Механізм 5 поздовжнього переміщення виконаний з можливістю виконувати зворотно-поступальні рухи, завдяки чому використовується як вузол для переміщення прутка й бере участь у процесі деформації ділянки прутка як стискаючий елемент.

Керування процесом обробки виконується за допомогою програмного керуючого пристрою за наступними розрахунковими параметрами.

КрУтНИК момент механізму обертання визначається за формулою: кр. "Упп де МУ - найбільший момент опору прутка, мм3; пп. границя міцності матеріалу прутка при крутінні при температурі деформації, МПа.

Необхідна осьова сила Р. поздовжнього стискання визначається за формулою:

Р- 5.07 де 5 - площа перерізу прутка, мм; от. границя текучості матеріалу прутка при температурі деформації, МПа.

Ступінь деформації визначається відносним зрушенням 7 при крутінні прутка довжиною ЩО становитр: уУ- 57 26, де ? р - кутовий показник повороту прутка стосовно нерухливого від обертання затискача 1; ще довжина прутка, що деформується, мм.

Сила 3 затискання контактів затискача для круглого прутка із дворазовим запасом міцності визначаєтьве за формулою:

З вє--- ва де: Р. сила затискання прутка, кг/мм; кр. крутний момент, необхідний для деформації прутка; в. коефіцієнт тертя між контактами затискача й прутком;

Кк. площа контакту захватів із прутком, мм; а - діаметр прутка, мм.

Вищенанедеца формула отримана з умови, де сила тертя вдвічі більша за крутний момент:

РАК Кр г ее.

Таким чином, здійснюючи деформацію прутка поворотом затискачів відносно один одного, піддаючи зону деформації нагріванню й додаючи до неї осьове зусилля, досягається результат інтенсивної пластичної деформації при невеликій енергоємності й економічності процесу.

Коо)

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для інтенсивної пластичної деформації довгомірних прутків, що містить вузол для деформування та механізм для переміщення прутка, який відрізняється тим, що вузол для деформування містить нерухливий в осьовому напрямку затискач і рухливий в осьовому напрямку затискач, відстань між якими в робочому стані відповідає відстані, що дорівнює довжині і ділянки прутка, що піддається деформуванню; механізм поздовжнього переміщення, пов'язаний з рухливим затискачем, виконаний з можливістю виконувати зворотно-поступальні рухи; і механізм навантаження рухливого затискача; а також механізм обертання, що забезпечує реверсивне кутове переміщення нерухливого затискача; крім того, пристрій оснащений пристроєм нагрівання ділянки прутка, що піддається деформуванню.