Спосіб рівноканального багатокутового пресування виробів

1 Спосіб рівноканального багато кутового пресування виробів, заснований на деформуванні заготовки простим зсувом з накопиченням пластичної деформації шляхом багаторазового повторення циклів продавлювання заготовки зі збереженням її первісних форми і розмірів за однокутовою схемою деформування через пару суміжних каналів, які знаходяться в одній площині, перетинаються і мають рівні між собою поперечні перерізи, що відповідають перерізу заготовки, який відрізняється тим, що вихідну заготовку в кожному циклі деформування продавлюють через систему, утворену з чотирьох чи більшої, переважно парної, КІЛЬКОСТІ каналів, що перетинаються, при тому, що деформування здійснюють у дробовому режимі з величиною базової трикутової деформа2 п=з ції е б = —== 2 ctgB, з цикл е ц = —== 2 ctg6,, рівною або більшою ніж л/3 і=і базова eg, а число циклів продавлювання повторюють N разів до накопичення величини сумарної Винахід належить до обробки металів тиском і може бути використаний для одержання профільних виробів у вигляді прутків, труб, листів, а також композиційних виробів із субмікрокристалічною структурою деформації e s = N e 4 , яка забезпечує формування у заготовці рівновісної субмікрокристалічної структури 2 Спосіб рівноканального багато кутового пресування за п 1, переважно виробів з МІДІ, ЯКИЙ відрізняється тим, що пресування здійснюють з величиною сумарно накопиченої деформації е Е > 5 3 Спосіб рівноканального багато кутового пресування за п 1, переважно для одержання профільних виробів у вигляді труб, листів, смуг, а також виробів з біметалічних і композиційних матеріалів, який відрізняється тим, що як вихідну заготовку використовують складену заготовку, яку виконують у вигляді трубчастої оболонки з поміщеним у неї центральним елементом 4 Спосіб рівноканального багато кутового пресування виробів за пп 1-3, переважно у вигляді труб, листів і смуг, який відрізняється тим, що після виконання N циклів деформування виріб розділяють на центральний елемент і трубчасту оболонку, а відділену трубчасту оболонку розрізають по твірній, розвертають, а потім формують лист заданої товщини 5 Спосіб рівноканального багато кутового пресування виробів за пп 1-3, переважно тонколистових, який відрізняється тим, що центральний елемент вихідної складеної заготовки виконують у вигляді спірально навитого на стрижень рулону з листового матеріалу, а після видалення трубчастої оболонки рулон розвертають 6 Спосіб рівноканального багато кутового пресування виробів за пп 1-3, переважно композиційних виробів волокнистої будови, який відрізняється тим, що центральний елемент вихідної складеної заготовки виконують у вигляді пучка з багатьох рівновеликих дротових елементів Відомий спосіб пластичного структуроутворення (В М Грешнев, М Г Амиров, О В Голубев и др, Ас СССР №1741960, кл B21/J5/00), у якому за рахунок циклічного повторення деформування заготовок зі збереженням їхньої первісної форми і ю (О (О 62615 розмірів шляхом видавлювання з наступним одночасним осадженням досягається однорідність і підвищена інтенсивність структуроутворення Однак, зазначений спосіб недостатньо ефективний з погляду формування субмікрокристалічної (СМК) структури щодо малої інтенсивності деформації при деформуванні традиційними методами видавлювання й осадження ВІДОМІ методи інтенсивної пластичної деформації (Р 3 Валиев, И В Александров, Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией М Логос, 2000, 280с), наприклад, крутіння під тиском (С 10-13), усебічне кування (С 17-19), що дозволяють одержувати матеріали із субмікрокристалічною, у тому числі з наноструктурою Однак зазначені методи не придатні для виготовлення профільних виробів у вигляді біметалічних прутків, труб і листів, а також виробів з композиційних матеріалів Відомий спосіб інтенсивної пластичної деформації металів і сплавів (В М Сегал, В И Резников, В И Копылов и др Процессы пластического структурообразования Минск Навука і тзхніка, 1994, С 29), який, іменують рівноканальним кутовим пресуванням (РКК-пресуванням), що обрано за прототип для заявляемого винаходу, по збігу призначення і ряду істотних ознак Він полягає в здійсненні деформації простим зсувом з накопиченням пластичної деформації і реалізується шляхом багаторазового повторення циклів продавлювання заготовки зі збереженням и первісних форми і розмірів за однокутовою схемою деформування через пару суміжних каналів, які знаходяться в одній площині, перетинаються, і мають рівні між собою поперечні перерізи, що відповідають перерізу заготовки При цьому максимальна інтенсивність деформації в одному циклі продавлювання досягає значень, еквівалентних величині однорід2 ноі деформації є = -=• ctg6 = 1,15 , V3 де Є - половинний кут перетинання деформуючих каналів Така обробка супроводжується ефективним здрібнюванням зерен і швидким (за 4 12 циклів) досягненням субмікрокристалічної структури Недолік зазначеного способу полягає в тому, що такі великі інтенсивності деформації в циклі РКК-пресування ускладнюють обробку малопластичних металів і сплавів, які важко деформуються, наприклад вольфраму, приводять до необхідності підвищувати температуру обробки за рахунок попереднього нагрівання заготовки й інструменту Це спричиняє зниження ефективності структуроутворення, необхідність збільшення числа циклів деформування і, ВІДПОВІДНО, підвищення трудомісткості обробки З іншого боку, велика інтенсивність деформації, супроводжувана значним тепловиділенням, не дозволяє забезпечити необхідного здрібнювання структури в матеріалах з низькою гомологічною температурою обробки через істотний вплив ефектів динамічної рекристалізації Це також обмежує можливості структуроутворення при РККпресуванні 4 Аналіз існуючого рівня техніки свідчить про актуальність проблеми удосконалення способу РККпресування як ефективного методу пластичного структуроутворення з метою розширення області його застосування і зниження трудомісткості Загальними ознаками прототипу і винаходу, що заявляється, є деформування заготовки простим зсувом з накопиченням пластичної деформації шляхом багаторазового повторення циклів продавлювання заготовки зі збереженням и первісних форми і розмірів через пару суміжних каналів, які знаходяться в одній площині, перетинаються і мають рівні між собою поперечні перерізи, що відповідають перерізу заготовки, з формуванням у заготовці субмікрокристалічної структури Винаходом вирішується задача удосконалення способу РКК-пресування, що розширить область його застосування на метали і сплави, які важко деформуються, композити і матеріали з низькою гомологічною температурою обробки і дозволить виготовляти вироби з рівновісною субмікрокристалічною структурою Така структура забезпечить підвищену СТІЙКІСТЬ матеріалів до дії корозійних середовищ і ізотропність властивостей виробів, оскільки через великі залишкові напруги й анізотропію мікроструктури вироби, отримані традиційними способами, мають недостатню СТІЙКІСТЬ ДО корозії, а також низькі механічні властивості у поперечному перерізі заготовки Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі вихідну заготовку в кожному циклі деформування продавлюють через систему, утворену з чотирьох, чи більшої, переважно парної, КІЛЬКОСТІ каналів, що перетинаються, при тому, що деформування здійснюють у дробовому режимі з величиною базової трикутової деформації 2 п=з е б = —== 2 ctgG, з е ц = —== ^ ctg9, , рівною, або більшою ніж базова л/3 і=і Єб, а число циклів продавлювання повторюють N разів до накопичення величини сумарної деформації e s = ІЧец, яка забезпечує формування у заготовці рівновісної субмікрокристалічної структури Конкретна ВІДМІННІСТЬ пропонуємого способу полягає в тому, що виготовлення виробів, переважно з МІДІ, здійснюють з величиною сумарно накопиченої деформації е Е > 5 Інша ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що для виготовлення переважно профільних виробів у вигляді труб, листів, смуг, а також виробів з біметалічних і композиційних матеріалів, в якості вихідної заготовки використовують складену заготовку, яку роблять у вигляді трубчастої оболонки з поміщеним у неї центральним елементом Іншою конкретною ВІДМІННІСТЮ є те, що для ви готовлення виробів, переважно у вигляді труб і листів, після виконання N циклів деформування виріб розділяють на центральний елемент і трубчасту оболонку, відділену трубчасту оболонку розрізають по утворюючій, розвертають, а потім формують лист заданої товщини 62615 Ще одна ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що для виготовлення переважно тонколистових виробів центральний елемент вихідної заготовки роблять у вигляді спірально навитого на стрижень рулону з листового матеріалу, а після видалення трубчастої оболонки рулон розвертають Конкретною ВІДМІННІСТЮ є також те, що для виготовлення переважно композиційних виробів волокнистої будови центральний елемент вихідної складеної заготовки роблять у вигляді пучка з багатьох рівновеликих дротових елементів Причинно-наслідковий зв'язок між ВІДМІТНИМИ ознаками і технічним результатом, що досягається, а також обґрунтування діапазону параметрів рівноканального багато кутового пресування полягають у наступному Збільшення в одному циклі продавлювання числа кутів перетинання каналів до трьох і, ВІДПОВІДНО, числа каналів, що перетинаються, до чотирьох (для базової схеми деформування) та більшої їх КІЛЬКОСТІ для інших схем з одночасним збільшенням кутів перетинання каналів до 6|>60°, дозволяючи реалізувати дробовий режим з величиною базової деформації Єб1) не забезпечувала стабільності багатоциклової обробки складених заготовок з різнорідних матеріалів При більш дробових схемах деформування рівноканальним багатокутовим пресуванням реалізовано 12 циклів продавлювання Структурно пророблену і зміцнену заготовку використовували за призначенням Як варіант и розділяли на складові елементи з одержанням зміцнених прутка і листових виробів з МІДІ і сплаву ніобію, а при видаленні осердя одержували лист із МІДІ І трубу зі сплаву ніобію чи біметалевий лист мідь-сплав ніобію Приклад 5 Центральний елемент складеної заготовки готували в такий спосіб На осердя з МІДІ М1 діаметром с!з=8мм і висотою Н=50мм щільно намотували смугу (фольгу) з МІДІ М1 товщиною 0,2мм, формуючи при цьому багатошаровий рулон діаметром с!з=12мм Отриманий центральний елемент поміщали в трубчасту оболонку ЗОВНІШНІМ діаметром Оз=15мм ПІСЛЯ зміцнення складеної заготовки багаторазовим повторенням рівноканального ба 62615 10 елементів Запропоновані спосіб і режими забезпечували багатоциклову обробку композита, що важко деформується, з формуванням СМКструктури, тобто досягнення поставленої мети Обробка по режимах з е>1 супроводжувалася підвищенням рівня силових режимів, нерівномірністю деформації складових елементів, яка істотно підвищувалась у міру збільшення інтенсивності деформації Це ускладнювало процес багатоциклової обробки, знижувало конструктивну МІЦНІСТЬ заготовки і в остаточному підсумку не дозволяло гатокутового пресування (N=10) по описаним у прикладі 3 режимам дробового деформування трубчасту оболонку видаляли, а рулон розмотували, одержуючи фольгу з підвищеною МІЦНІСТЮ Обробка з базовою деформацією Єб=1,27 супроводжувалася неоднорідністю деформації складеної заготовки і не забезпечувала ЦІЛІСНОСТІ центрального елементу Приклад 6 Готували композиційну складену заготовку волокнистої будови, що включала пакет діаметром Оз=12мм ІЗ багатьох дротових елементів зі сплаву ніобію НТ 50 висотою Н=50мм, покритих шаром МІДІ МОб, поміщений у зовнішню трубчасту оболонку з МІДІ М1 діаметром Оз=15мм Таку складену заготовку зміцнювали багаторазовим продавлюванням запропонованим способом через 4 канали з Єб