Спосіб холодного штампування вуглецевих сталей

Реферат: Винахід належить до обробки металів тиском, зокрема до холодного штампування вуглецевих сталей. Спосіб холодного штампування вуглецевих сталей здійснюють в штампах з додатковою дією на метал зовнішнього магнітного поля з індукцією 0,4-1,1 Тл. За рахунок появи силових ліній магнітної індукції, які перешкоджають витягуванню (сплющуванню) зерен, забезпечується отримання рівномірної і дрібнодисперсної структури сталі, що дозволяє отрмати вироби з вуглецевих сталей з покращеними механічними властивостями. UA 110277 C2 (12) UA 110277 C2 UA 110277 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обробки металів тиском, зокрема до холодного штампування вуглецевих сталей. Спосіб холодного штампування вуглецевих сталей здійснюється в штампах з додатковою дією на метал зовнішнього магнітного поля з індукцією 0,4-1,1 Тл. Відомий спосіб пластичної деформації металів і пристрій для його виконання, в якому шляхом додатковою дією постійних ультразвукових коливаннях з частотою до 5 МГц, а потім обробкою в постійному чи імпульсному магнітному полі з індукцією до 70 Тл досягають підвищення пластичності без зниження межі міцності і межі плинності матеріалу і корозійної стійкості [Пат. Рос. Федерації № 3210526, МПК 7 В21В 1/00, опубл. 28.08.2003]. До причин, що унеможливлюють досягнення нижче технічного результату при використанні відомого способу, належить те, що у відомому способі необхідно пропускати через метал постійні ультразвукові коливання з частотою до 5 МГц та обробляти метал перед пластичною деформацією постійним чи імпульсним магнітним полем з індукцією до 70 Тл, що технічно важко реалізувати на практиці. Найбільш близьким аналогом способом до заявленого винаходу по сукупності ознак є спосіб листового штампування метастабільних аустенітних сталей, в якому листове штампування 51 метастабільних аустенітних сталей здійснюють в штампах [Пат. України № 98137, МПК B21D 22/02, опубл. 25.03.2011]. До причин, що унеможливлюють досягнення указаного нижче технічного результату при використанні відомого способу, належить те, що у відомому способі при штамповці метастабільних аустенітних сталей відбувається інтенсифікація аустенітно-мартенситного перетворення, що є неможливим при деформації в даних умовах для вуглецевих сталей. В основу винаходу поставлена задача отримання виробів із вуглецевих сталей з покращеними механічними властивостями. Технічний результат полягає в тому, що запропонований спосіб забезпечує отримання рівномірної і дрібнозернистої структури. Поставлена задача вирішується тим, що деформація заготовок із вуглецевої сталі в штампах здійснюють з одночасною додатковою дією на метал зовнішнього постійного магнітного поля з індукцією 0,4-1,1 Тл. Загальною ознакою для заявленого способу й прототипу є те, що обробка металів здійснюється в штампах з одночасною дією зовнішнього магнітного поля. Відмінною особливістю є те, що штампування вуглецевих сталей здійснюється з одночасною додатковою дією на метал зовнішнього постійного магнітного поля з індукцією 0,41,1 Тл. Постійне зовнішнє магнітне поле з індукцією 0,4-1,1 Тл діє на заготовку в зоні деформації протягом всього періоду її штампування. Силові лінії магнітного поля діють перпендикулярно основній силі пластичної деформації. Вплив на вуглецеві сталі одночасною додатковою дією зовнішнього постійного магнітного поля з індукцією 0,4-1,1 Тл забезпечує появу силових ліній магнітної індукції і перешкоджає витягуванню (сплющуванню) зерен, що призводить до отримання в результаті більш рівновісної структури металу, у порівнянні з структурою, що була продеформована без додаткової дії постійного зовнішнього магнітного поля з індукцією 0,4-1,1 Тл. Одночасна додаткова дія магнітного поля з індукцією до 0,4 Тл на метал під час деформації виявляється недостатньою для зміни розмірів зерна зразків із вуглецевих сталей. Збільшення індукції магнітного поля більше значення 1,1 Тл недоцільно з точки зору енергозатрат у порівнянні з досягненим результатом. Суть винаходу полягає в протидії силовими лініями магнітного поля витягуванню зерен деформованої вуглецевої сталі. Пристрій для здійснення запропонованого способу складається з штампів, заготовки і двох індукційних котушок з сердечниками. Індукційні котушки розташовані симетрично з обох боків штампу. Сердечники котушок розташовані якомога ближче до зони деформації заготовки. Технічний результат може бути виражений, зокрема, в зменшенні дефектів структури, зменшенні енергозатрат для отримання більш рівномірної і дрібнозернистої структури зерна. Винахід, що заявляється, ґрунтується на отриманих експериментальних даних в результаті штампування заготовок із сталі 20 і сталі Ст3 з одночасною додатковою дією на метал зовнішнього магнітного поля з індукцією до 1,1 Тл. Було проведено серію експериментів деформації сталі 20 і сталі Ст3 в трьох режимах: без одночасної додаткової дії на зону деформації магнітного поля, з одночасною додатковою дією на зону деформації магнітного поля індукцією 0,4 Тл і з одночасною додатковою дією на зону деформації магнітного поля індукцією 1,1 Тл. Результатом проведених експериментів стало отримання більш рівновісної структури (параметр l / dcp у порівнянні з аналогічним 1 UA 110277 C2 5 10 параметром, отриманим при деформації без магнітного поля, зменшився), що свідчать графіки на фіг. 1 і на фіг. 3. Також при застосуванні запропонованого способу, було зафіксовано зниження критеріїв нерівномірності структури вуглецевих сталей, що свідчить про отримання більш рівномірної структури (фіг. 2, фіг. 4). Фіг. 1 - Вплив індукції магнітного поля на розміри зерна зразка із сталі 20 при пластичній деформації з одночасною додатковою дією магнітного поля ( l / dcp - відношення більшого розміру зерна до меншого розміру зерна, Pcp - середній периметр зерна; Scp - середня площа зерна). Фіг. 2 - Вплив індукції магнітного поля на рівномірність зерна структури зразка із сталі 20 при пластичній деформації з одночасною додатковою дією магнітного поля ( L' , L" , L' " - критерії нерівномірності структури, які були визначені по формулах L  l / dсред  L'  l / dmax l / dcp , L"   l / d  l / dcp 2 l / dmin , L" '  l / dmax  l / dmin . l / dcp l / dcp n , Фіг. 3 - Вплив індукції магнітного поля на розміри зерна зразка із сталі Ст3 при пластичній деформації з одночасною додатковою дією магнітного поля ( l / dcp - відношення більшого 15 розміру зерна до меншого розміру зерна, Pcp - середній периметр зерна; Scp - середня площа зерна). Фіг. 4 - Вплив індукції магнітного поля на рівномірність зерна структури зразка із сталі Ст3 при пластичній деформації з одночасною додатковою дією магнітного поля ( L' , L" , L' " критерії нерівномірності структури, які були визначені по формулах 20 L  l / dсред   l / d  l / dcp 2 n , L'  l / dmax l / dcp , L"  l / dmin , L" '  l / dmax  l / dmin . l / dcp l / dcp ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб холодного штампування в штампах, який відрізняється тим, що здійснюють 25 деформацію заготовок із вуглецевої сталі з одночасною додатковою дією на метал зовнішнього постійного магнітного поля з індукцією 0,4-1,1 Тл. 2 UA 110277 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3