Спосіб віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування та пристрій для його здійснення

1. Спосіб віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування, що полягає в розміщенні заготовки у вхідному вертикальному каналі пристрою для віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування й прикладанні зусилля для переміщення заготовки у вихідний канал, розташований під кутом  до вхідного, який відріз C2 2 (19) 1 3 Зазначені півматриці виконані з можливістю зміни положення й забезпечення прецизійної установки каналів нижньої півматриці щодо вертикального каналу. У результаті забезпечується різна інтенсивність пластичної деформації матеріалів. До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні відомого пристрою, відносять накопичення пошкодження й утворення різних дефектів. Для металів і сплавів, що легко деформуються, використовується оснащення з перетинанням каналів під кутом 90, для металів і сплавів, що важко деформуються, використовується оснащення, з перетинанням каналів під кутом 120° і застосуванням спеціальних температурних режимів (Pat. US 5904062 В21С23/00; Date of Patent May 18, 1999). Кут перетинання каналів визначає ступінь накопиченої деформації (Iwahashi Y., Wang J., Horita Ζ., Nemoto Μ., Langdon T.G. // Scripta Mater. 1996. V. 35. P.143). Найбільш близьким способом того ж призначення до способу, що заявляється, у групі винаходів по сукупності ознак є спосіб деформаційної обробки матеріалів, що включає розміщення матеріалу в першому каналі пристрою для деформаційної обробки, прикладення зусилля для переміщення матеріалу в другий канал і його деформації кутовим пресуванням в області перетинання каналів і видалення заготовки, у якому при проходженні матеріалу через другий канал здійснюють його додаткове деформування зі зміною поперечного перерізу заготовки, а видалення останньої здійснюють при звільненні її торців, (див. Пат. RU 2146571 В21С25/00; Опубл. 20.03.2000, прийнятий за прототип). До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні відомого способу, прийнятого за прототип, відносять те, що у відомому способі необхідні високі зусилля пресування для накопичення деформації в металах і сплавах, що важко деформуються. Одним зі шляхів розвитку процесу РККП є суміщення його із процесами деформації крутінням, що благотворно впливає на ступінь пророблення металу і якість заготовок, що обробляються. Найбільш близьким пристроєм того ж призначення до пристрою, що заявляється, у групі винаходів по сукупності ознак є пристрій для обробки матеріалів тиском, що містить пуансон, дві півматриці - верхню й нижню, відповідно з вертикальним і горизонтальним пересічними каналами, закріплені на підставі, причому нижня півматриця жорстко пов'язана із зубчастим колесом, що забезпечують обертання заготовки в горизонтальному каналі (див. Пат. RU 2188091 В21С25/00; Опубл. 27.08.2002, прийнятий за прототип). Загальними істотними ознаками прототипу, і пристрою, який заявляється, є обробка заготовки в контейнері за схемою РККП з установленням матриці, яка забезпечує обертання заготовки у вихідному каналі. Недоліком пристрою, прийнятого за прототип, є неможливість накопичення пластичних деформацій у металах, що важко деформуються. 97185 4 В основу винаходу поставлена задача створення способу й пристрою для обробки металів і сплавів, що важко деформуються, в умовах інтенсивної пластичної деформації з метою підвищення їх експлуатаційних властивостей. Технічний результат - зниження зусилля пресування й збільшення гідростатичного тиску в заготовці при обробці металів і сплавів, що важко деформуються, з урахуванням їх фізичних особливостей, без порушення цілісності заготовки й накопичення пошкодження й утворення дефектів, підвищення якості оброблюваної заготовки. Поставлена задача вирішується способом віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування, що полягає в розміщенні заготовки у вхідному вертикальному каналі пристрою для віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування, прикладенні зусилля для переміщення заготовки у вихідний канал, розташований під кутом  до вхідного, через конусну матрицю, розташовану на початку останнього, що й створює підпір. Особливість полягає в тому, що при проходженні заготовки через матрицю здійснюється дискретне обертання матриці, із частотою, резонансною відносно власної частоти осциляцій пластичної течії металу, що обробляється, причому обертання здійснюється на кут в інтервалі 1-15° як в одну сторону, так і різноспрямовано, і деформація заготовки по діаметру не повинна перевищувати 5 %. У свою чергу поставлена задача вирішується пристроєм для віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування, що складається з контейнера, що рознімається, який утворює вхідний і вихідний канали, пуансона, матриці, причому матриця жорстко пов'язана із втулкою, яка у свою чергу жорстко пов'язана з зубчастим колесом, що забезпечує обертання заготовки у вихідному каналі. Особливість полягає в тому, що канали перетинаються під кутом 120° і матриця, яка розташована на початку вихідного каналу, є змінною, що дозволяє регулювати величину підпору, не змінюючи конструкцію в цілому, а вихідний канал є вільним, що дозволяє здійснювати цикли пресування один за одним без витягання попередньої продеформованої заготовки між циклами. В основі процесу деформування лежать періодичні елементарні акти релаксації напруг. Частота цих актів визначається властивостями металу, що деформується, і зберігається постійною при незмінних фізичних умовах. Завдяки цьому метал, що деформується, має можливість більш повно проявляти свої природні пластичні властивості. Після закінчення механічної обробки в ньому створюється досить стійкий напружений стан (Морозенко В.Н., Дидык Р.П., Кузнецов Е.В., Балакин В.Ф., Закономерность пластического поведения вязкоупругих и вязкопластических сред в условиях их развитой вибропластической деформации // Научные открытия (сборник кратких описаний научных открытий, научных идей, научных гипотез. - 2001 г.). - М. - С. Пб.: Сударыня, 2002 - С. 56-58). Частота періодичних осциляцій пластичної течії визначається за формулою: 5 0  1  G , Гц (1) 0  де Т0 - період осциляції, з; G - модуль зсуву, Па; η - коефіцієнт внутрішнього тертя матеріалу, що деформується, Па*с. Обертання матриці на конкретний кут в інтервалі 1-15° задається з урахуванням забезпечення деформації зсуву і виключення ковзання матриці по поверхні заготовки і залежить від умов деформування. Деформація заготовки по діаметру не повинна перевищувати 5 %, що є загальноприйнятою межею переходу до великого ступеня деформації. Заявлена група винаходів відповідає вимозі єдності винаходу, оскільки група різнооб'єктних винаходів утворює єдиний винахідницький задум, причому один із заявлених об'єктів групи - пристрій для віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування призначений для здійснення іншого заявленого об'єкта групи - способу віброрезонансного квазірівноканального кутового пресування, при цьому обидва об'єкти групи винаходів спрямовані на розв'язок однієї й тієї ж задачі з одержанням єдиного технічного результату. На кресленні представлений загальний вид пристрою, що заявляється, що складається з пуансона 1, контейнера, що рознімається 2, який утворює вхідний і вихідний канали, через які проходить заготовка 3, матриці 4, яка жорстко пов'язана із втулкою 5, притискної втулки 6, колеса 7. Спосіб реалізується за допомогою пристрою в такий спосіб. Заготовка 3 поміщається у вертика 97185 6 льний канал контейнера, що рознімається 2, пуансон 1, опускаючись униз, прикладає зусилля до заготовки й проштовхує її у вихідний канал, розташований під кутом 120° до вхідного, здійснюючи рівноканальне кутове пресування. Далі заготовка продавлюється через матрицю 4, яка дискретно обертається з певною частотою, і виходить у канал, утворений втулкою 5, яка жорстко закріплена в колесі 7. Притискна втулка 6 забезпечує швидке розбирання вихідного каналу, утвореного втулкою 5, для зміни матриці 4. Заготовка 3, проходячи через матрицю 4, зменшує свій діаметр із D1 до D2. Дискретне обертання матриці в різні боки почергово можна реалізувати шляхом передачі обертального моменту від привода до колеса 7 за допомогою кривошипно-шатунного механізму, регулюючи кут оберту колеса шляхом підбору довжини шатуна. Для обертання матриці в один бік можна застосовувати храповий механізм, регулюючи кут оберту колеса шляхом підбору розмірів зубців храповика та довжини приводної штанги. Таким чином, запропонований спосіб і пристрій дозволяють деформувати заготовку за допомогою рівноканального кутового пресування з підпором і одночасно піддавати її деформуванню крутінням, забезпечуючи інтенсивну пластичну деформацію заготовки з урахуванням фізичних особливостей металу без порушення цілісності заготовки й накопичення пошкодження й утвору дефектів. Також, запропонований пристрій дозволяє підвищити якість оброблюваних заготовок. 7 Комп’ютерна верстка М. Мацело 97185 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601