Спосіб інтенсивної пластичної деформації заготівки осадженням зі зміною напрямку деформування

Реферат: Спосіб інтенсивної пластичної деформації заготівки осадженням зі зміною напрямку деформування, при якому виконують деформування заготівки заданої довжини за схемою плоскодеформованого стану. Заготівка, одна з сторін якої не перевищує ширину порожнини штампа, обмежена по одній осі (з двох сторін боковими стінками штампа). Рух металу відбувається у напрямку двох інших осей. Заготівку деформують осадженням вздовж довжини до висоти, яка не перевищує ширину порожнини штампа. Перед кожним наступним етапом деформації заготівку витягують зі штампу і виконують поворот у просторі на 90° відносно двох осей. Установлюють заготівку в штамп більшим розміром у напрямку осадження, таким чином змінюють на кожному етапі напрямок деформування та повторюють деформування в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеню деформації. В процесі осадження вздовж довжини заготівки її деформують в напрямі другої осі вздовж бокових стінок штампа в різні сторони (зверху і знизу довжини заготівки) нахиленими гранями пуансонів і таким чином формують заготівку з поперечним перерізом у вигляді паралелограма з двома сторонами, нахиленими відносно напряму осадження. На останньому етапі формують заготівку у вигляді паралелепіпеда, для чого обмежують хід верхнього пуансона до вихідної довжини заготівки. UA 102513 U (12) UA 102513 U UA 102513 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обробки металів тиском і може бути використана для отримання металів та металевих матеріалів з ультрадисперсним зерном за допомогою інтенсивної пластичної деформації і використана у машинобудуванні для обробки заготівок різного призначення. Відомий спосіб пластичної деформації металів, при якому осадку заготівки виконують з одночасним переміщенням деформуючих поверхонь у поперечному напрямку відносно напряму прикладення зусилля, що призводить до створення на поверхні заготівки активних зусиль тертя та інтенсифікації пластичних деформацій зсуву по всьому об'єму заготівки [1]. Також відомий спосіб пластичної деформації металевих матеріалів, при якому виконують деформування заготівки заданої довжини за схемою плоскодеформованого стану, при якому заготівку обмежують по одній осі (з двох бокових сторін стінками штампа), при цьому один з розмірів перерізу заготівки не перевищує ширину його порожнини, і додатково обмежують деформацію по довжині заготівки (по другій осі деформування) для отримання плоскодеформованого стану у перерізі заготівки і формують переріз заготівки у вигляді паралелограма із двома сторонами, паралельними осі деформування, на кожному наступному етапі для створення інтенсивних пластичних деформацій зсуву заготівку витягують зі штампа, повертають на 180° щодо осі деформування та переформовують отриманий поперечний переріз заготівки в умовах стисненого формування і таким чином гострі й тупі кути поперечного перерізу змінюють місцями, що призводить до інтенсифікації пластичних деформацій зсуву у заготівки та повторюють деформування в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеню деформації [2]. Відомий спосіб багаторазової інтенсивної пластичної деформації заготівки зі зміною напрямку деформування, обраний нами як прототип, при якому виконують деформування заготівки заданої довжини за схемою плоскодеформованого стану, при якому заготівка з прямокутним перерізом, одна з сторін якого не перевищує ширину порожнини штампа, обмежена по одній осі (з двох бокових сторін стінками штампа), а рух металу відбувається у напрямку двох інших осей, при цьому заготівку деформують осадженням вздовж довжини, до висоти, яка не перевищує ширину порожнини штампа, перед кожним наступним етапом деформації заготівку витягують зі штампа й виконують поворот у просторі відносно нього на 90° відносно двох осей, і установлюють заготівку в штамп більшим розміром у напрямку осадження, таким чином змінюють на кожному етапі напрямок деформування та повторюють деформування в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеню деформації [3]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу й того, що заявляється, є те, що виконують деформування заготівки заданої довжини за схемою плоскодеформованого стану, при якому заготівка, одна з сторін якої не перевищує ширину порожнини штампа, обмежена по одній осі (з двох сторін боковими стінками штампа), а рух металу відбувається у напрямку двох інших осей, при цьому заготівку деформують осадженням вздовж довжини до висоти, яка не перевищує ширину порожнини штампа, перед кожним наступним етапом деформації заготівку витягують зі штампа і виконують поворот у просторі на 90° відносно двох осей, і установлюють заготівку в штамп більшим розміром у напрямку осадження, таким чином змінюють на кожному етапі напрямок деформування та повторюють деформування в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеню деформації. Недоліками відомого способу є те, що деформація відбувається за схемою, яка приводить до створювання застійних зон в деяких частинах заготівки, що призводить до неоднорідності структури металу, а інтенсифікація деформацій зсуву на кожному етапі забезпечується тільки у напрямі однієї осі (вздовж бокових стінок штампа перпендикулярно осі осадження). В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу отримання металевих заготівок з ультрадисперсним зерном (за допомогою інтенсивної пластичної деформації), який підвищує рівномірність структури та розподіл рівня фізико-механічних властивостей по всьому об'єму заготівки, що призводить до підвищення коефіцієнта виходу придатного на 20 %. Поставлена задача вирішується тим, що в процесі осадження вздовж довжини заготівки її деформують в напрямі другої осі вздовж бокових стінок штампа в різні сторони (зверху і знизу довжини заготівки) нахиленими гранями пуансонів і таким чином формують заготівку з поперечним перерізом у вигляді паралелограма з двома сторонами, нахиленими відносно напряму осадження, а на останньому етапі формують заготівку у вигляді паралелепіпеда, для чого обмежують хід верхнього пуансона до вихідної довжини заготівки. Суть способу пояснюється кресленнями, на яких зображено: фіг. 1 - схема розміщення заготівки у штампі до деформації; фіг. 2 - схема розміщення заготівки у штампі після першого етапу деформації (після повороту на 90° відносно двох осей) перед наступною деформацією; 1 UA 102513 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фіг. 3 - схема розміщення заготівки у штампі вигляд зверху без верхнього пуансона. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. В матрицю штампа 1 (фіг. 1), яка жорстко зафіксована, встановлюють нижній пуансон 2, який обмежено у руху внутрішньою порожниною матриці і має деформуючу поверхню, частина якої горизонтальна і достатня для встановлення заготівки 3 шириною D, а частина (виступ 4) нахилена під кутом А до осі деформування. Верхній пуансон 5 має форму, яка аналогічна нижньому пуансону 2 з виступом 6 з протилежної сторони заготівки 3. Потім на деформуючу поверхню пуансона 2 встановлюють заготівку 3 довільної форми довжиною Н, одна з сторін якої В (фіг. 3) не перевищує ширину порожнини штампа С (фіг. 2). Об'єм заготівки достатній для заповнення порожнини штампа у вигляді 7 (фіг. 1) при нижньому положенні пуансона 5. Заготівка обмежена по одній осі з двох сторін боковими стінками матриці штампа 1, що забезпечує деформування за схемою плоскодеформованого стану. Під час деформації заготівки верхнім 5 та нижнім 2 пуансонами шляхом осадження вздовж довжини Н рух металу відбувається у двох напрямках перпендикулярно довжині заготівки вздовж бокових стінок штампа. При цьому заготівку деформують до висоти В, яка не перевищує ширину порожнини штампа С (фіг. 2). В результаті під час осадження під дією виступів 4 (фіг. 1) і 6 переріз заготівки 3 поступово приймає форму у вигляді паралелограма 7 із двома сторонами (гранями заготівки) нахиленими під кутом А до осі деформування. Таким чином, в процесі осадження вздовж довжини заготівки Н її деформують в напрямі другої осі в різні сторони (зверху і знизу довжини заготівки Н) нахиленими гранями виступів 4 і 6 пуансонів. При деформуванні в поперечних перерізах заготівки 3, які паралельні боковим сторонам матриці, забезпечують інтенсивні пластичні деформації зсуву, які будуть однакові у кожному перерізі, що призводить до покращення рівномірності деформацій по об'єму заготівки. Після цього, перед кожним наступним етапом деформації заготівку 3 витягують зі штампа 1 і виконують поворот у просторі на 90° відносно нової повздовжньої осі та осі, яка перпендикулярна боковим сторонам матриці штампа, і установлюють заготівку в штамп на пуансон 2 більшим розміром у напрямку осадження, таким чином змінюють на кожному етапі напрямок деформування. Деформування пуансонами 2 і 5 повторюють, при цьому нахилені під кутом А грані заготівки 7 (фіг. 2) вирівнюються. При цьому в кожному перерізі заготівки, які перпендикулярні боковим сторонам матриці, внаслідок її форми у вигляді паралелограма, виникають інтенсивні пластичні деформації зсуву. При подальшій деформації осадженням інтенсивні пластичні деформації зсуву виникають і в іншому напрямі, як і при першому деформуванні (фіг. 1). Деформування пуансонами 2 і 5 повторюють в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеню деформації і отримання необхідної дрібнозернистої структури. На останньому етапі обмежують хід верхнього пуансона 5 до довжини вихідної заготівки Н і формують заготівку у вигляді паралелепіпеда. Приклад виконання заявленого способу Деформації піддавали заготівку із міді марки М1. Використовували заготівку довжиною Н = 80 мм з поперечним перерізом у вигляді прямокутника з розмірами D=42 мм (фіг. 1) і В = 41 мм (фіг. 3), який не перевищує ширину порожнини штампа С = 42 мм (фіг. 2). Об'єм заготівки 3 дорівнював Q=137760 мм для заповнення порожнини штампа у вигляді 7 (фіг. 1). Поверхні заготівки покривали мастилом для зменшення тертя, поміщали у порожнину між пуансонами 2 й 5, які мали горизонтальні поверхні, розмір яких достатній для встановлення заготівки 3 у штамп з розміром С = 42 мм, а виступи 4 і 6 мали деформуючі поверхні нахилені під кутом А = 30° до осі деформування. Заготівки деформували верхнім 5 та нижнім 2 пуансонами шляхом осадження вздовж довжини Н, рух металу відбувався у двох напрямках перпендикулярно довжині в різні сторони зверху і знизу висоти заготівки (вліво та вправо вздовж бокових стінок матриці, фіг. 1). При цьому заготівку деформували до висоти В = 41 мм, яка не перевищує ширину порожнини штампа С (фіг. 2) і формували кожний поперечний переріз заготівки 3 у формі паралелограма 7 із двома сторонами (гранями заготівки), які нахилені під кутом А до осі деформування. Таким чином, у кожному перерізі заготівки 3 забезпечили однакові інтенсивні пластичні деформації зсуву. Після цього, заготівку 3 витягували зі штампа 1 і виконували поворот у просторі на 90° відносно нової повздовжньої осі та осі, яка перпендикулярна боковій стороні матриці штампа, потім установлювали заготівку в штамп на пуансон 2 більшим розміром у напрямку осадження (фіг. 2). Знову встановлювали пуансон 5 на заготівку і повторювали деформування пуансонами 2 і 5, при цьому нахилені під кутом А грані заготівки 7 (фіг. 2) по ходу пуансона вирівнювали і 2 UA 102513 U 5 10 15 20 25 продовжували деформування. При осадженні в кожному перерізі заготівки внаслідок її форми у вигляді паралелограма, виникали інтенсивні пластичні деформації зсуву (при відносному переміщенні металу зверху вниз і знизу вверх). При подальшому переміщенні пуансона 5 і деформації заготівки осадженням інтенсивні пластичні деформації зсуву виникали, як і при першому деформуванні (вліво та вправо вздовж бокових стінок матриці, фіг. 1). Деформування пуансонами 2 і 5 повторювали 6 разів для накопичення ступеню деформації рівного 5 і отримання необхідної дрібнозернистої структури. На останньому етапі хід верхнього пуансона 5 обмежували до довжини заготівки у 2 відповідності з формулою Н = Q/C мм і формували заготівку у вигляді паралелепіпеда з розмірами D=42 мм, С = 42 мм, В = Н = 78 мм. Після закінчення обробки був отриманий ступінь накопленої деформації - 5, при цьому іспити показали рівномірність дрібнозернистої структури по всьому об'єму заготівки. Таким чином, завдяки створенню інтенсивних пластичних деформацій у поперечних перерізах заготівки за схемами плоскодеформованого стану у двох площинах, вдалося покращити рівномірність структури й розподіл рівня фізико-механічних властивостей по всьому об'єму заготівки, що дозволяє підвищити коефіцієнт виходу придатності на 20 %. Джерела інформації: 1 Патент 2306997 РФ С2 МПК B21J 5/O6 / Устройство для осадки со сдвигом заготовки / А.Д. Хван, Д.В. Хван, М.А. Дикарев, А.А. Горячев, СИ. Бахматов, О.А. Соколова, А.В. Попов. - № 2006107344; Заявл. 09.03.2006; Опубл. 27.09.2007. Бюл. № 27. 2 Патент № 76206 Україна, МПК B22F 3/03 (2006.01). Спосіб багаторазової інтенсивної пластичної деформації заготівки зі зміною напрямку деформування / О.Ф. Тарасов, О.В. Алтухов. - № u201207396; заявл. 18.06.2012; опубл. 25.12.2012, Бюл. № 24. 3 US Patent 4,721,537, МПК B21J 5/00; C22F 1/04; C22F 1/053; C22F 1/04. Method of producing a fine grain aluminium alloy using three axis deformation / A.K. Ghosh, ROCKWELL INTERNATIONAL CORP, Appl. No.: US1985787201 Filed. 15.10.1985; Date of patent 26.01.1988. [Режим доступу] http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=US&NR=4721537A&KC=A&FT=D &ND=4&date=19880126&DB=worldwide.espacenet.com&locale=en EP 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Спосіб інтенсивної пластичної деформації заготівки осадженням зі зміною напрямку деформування, при якому виконують деформування заготівки заданої довжини за схемою плоскодеформованого стану, при цьому заготівка, одна зі сторін якої не перевищує ширину порожнини штампа, обмежена поодній осі (з двох сторін боковими стінками штампа), а рух металу відбувається у напрямку двох інших осей, при цьому заготівку деформують осадженням вздовж довжини до висоти, яка не перевищує ширину порожнини штампа, перед кожним наступним етапом деформації заготівку витягують зі штампу і виконують поворот у просторі на 90° відносно двох осей, і установлюють заготівку в штамп більшим розміром у напрямку осадження, таким чином змінюють на кожному етапі напрямок деформування та повторюють деформування в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеню деформації, який відрізняється тим, що в процесі осадження вздовж довжини заготівки її деформують в напрямі другої осі вздовж бокових стінок штампа в різні сторони (зверху і знизу довжини заготівки) нахиленими гранями пуансонів і таким чином формують заготівку з поперечним перерізом у вигляді паралелограма з двома сторонами, нахиленими відносно напряму осадження, а на останньому етапі формують заготівку у вигляді паралелепіпеда, для чого обмежують хід верхнього пуансона до вихідної довжини заготівки. 3 UA 102513 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 4