Спосіб багаторазової інтенсивної пластичної деформації заготівки зі зміною напрямку деформування

Реферат: UA 76206 U UA 76206 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 ультра-дисперсним зерном за допомогою інтенсивної пластичної деформації і використано 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 шляхом рівноканального кутового пресування, який полягає в тому, що деформація заготівки відбувається у закритому просторі контейнера, в якому контактуючі поверхні пуансона та матриці мають нахил під кутом до поверхні порошкової заготівки, яка під час деформування ущільнюється у контейнері у формі нахиленого паралелепіпеду, який потім продавлюється через матрицю, що призводить до інтенсифікації пластичних деформацій зсуву у заготівки [2]. Відомий спосіб багаторазової інтенсивної пластичної деформації заготівки зі зміною напрямку деформування, вибраний нами як прототип, при якому виконують деформування заготівки заданої довжини за схемою плоско-деформованого стану, при якому заготівка з прямокутним перерізом, одна із 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, перед кожним наступним етапом деформації заготівку витягують зі штампу 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 плоско-деформованого стану, при якому заготівка обмежена по одній осі (з двох сторін стінками штампа), при цьому один з розмірів перерізу заготівки не перевищує ширину його порожнини, перед кожним наступним етапом деформації заготівку витягують зі штампу й виконують поворот у просторі відносно нього, і таким чином змінюють на кожному етапі напрямок деформування, установлюють заготівку в штамп та повторюють деформування в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеня деформації. Недоліками відомого способу є те, що деформація відбувається за схемою, яка приводить до створювання застійної зони в куту заготівки, що призводить до неоднорідності структури металу, підвищує зусилля деформування, зменшує коефіцієнт виходу придатного. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу отримання металевих заготівок з ультра-дисперсним 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. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що використовують вихідну заготівку з поперечним перерізом довільної форми і додатково обмежують деформацію по довжині заготівки (по другій осі деформування) для отримання плоско-деформованого 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 повертають на 180° щодо осі деформування та переформовують отриманий поперечний переріз заготівки в умовах стисненого формування при постійному обмеженні поперечної деформації у перерізі заготівки і таким чином гострі й тупі кути поперечного перерізу змінюють місцями, а на останньому етапі деформування відновлюють симетричну форму поперечного перерізу заготівки шляхом зменшення ходу деформування в 2 рази. Суть способу пояснюється кресленням, на якому зображено: - фіг. 1 - схема розміщення заготівки у штампі до деформації. - фіг. 2 - схема розміщення заготівки у штампі після деформації. - фіг. 3 - схема розміщення заготівки у штампі перед наступною деформацією. - фіг. 4 - схема розміщення заготівки у штампі перед останньою деформацією, хід пуансона виконується на половину. - фіг. 5-11 - можливі форми початкової заготівки. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. В матрицю 1 (фіг. 1), яка жорстко зафіксована, встановлюють пуансон 2, який обмежено у руху внутрішньою порожниною матриці і має одну з 1 UA 76206 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 деформуючих поверхонь нахилену під кутом А до порожнини перпендикулярній осі деформування. Потім на деформуючу поверхню встановлюють заготівку 3 з поперечним перерізом довільної форми (фіг. 5-11), при цьому один з розмірів перерізу заготівки не перевищує ширину порожнини штампа Н (фіг. 1), що дозволяє використовувати заготівки з різними формами перерізу на першому етапі деформації, під час якої заготівка поступово приймає форму у вигляді паралелограма із двома сторонами, паралельними осі деформування, при цьому будуть відбуватися деформації у вздовж двох осей, а по довжині розмір заготівок співпадає з шириною порожнини матриці 1 (фіг. 1) і таким чином заготівка обмежена у подовжньому переміщенні порожниною матриці (вздовж подовжньої осі), що створює схему плоско-деформованого стану у поперечному перерізі заготівки. Поверх заготівки встановлюють пуансон 4 (фіг. 1), до якого прикладають деформуюче зусилля Р, пуансони 2 і 4 мають однакову форму нахиленої деформуючої поверхні. Заготівку 3, з перерізом довільної форми, під час першого етапу формують і отримують у перерізі заготівки форму у вигляді паралелограма із двома сторонами, паралельними осі деформування (фіг. 2). За рахунок обмеження деформації по довжині заготівки, створюються інтенсивні пластичні деформації у поперечному перерізі заготівки за схемою плоско-деформованого стану, які будуть однакові у кожному поперечному перерізі, що призводить до рівномірності деформацій по довжині заготівки незалежно від форми перерізу. Після деформування заготівку витягують зі штампа, виконують поворот на 180° щодо осі деформування і установлюють знову у штамп, як показано на фіг. 3 і таким чином змінюють на кожному наступному етапі напрямок деформування. Потім знову переформовують отриманий поперечний переріз заготівки тепер вже в умовах стисненого формування при постійному обмеженні і поперечної деформації у перерізі заготівки додатково по другій осі таким чином, що гострі й тупі кути поперечного перерізу змінюються місцями, при цьому хід деформування становить S. Етапи деформування повторюють до отримання необхідної дрібнозернистої структури. Перед кожним наступним етапом деформації повторюють поворот на 180° щодо осі деформування і змінюють напрямок деформування. На останньому етапі (фіг. 4) хід деформування Sk зменшують в 2 рази і відновлюють близьку до симетричної форму поперечного перерізу заготівки. Приклад виконання заявленого способу. Деформації піддавали заготівку із міді марки М1 ДСТУ ГОСТ 1535:2007 (ТУ У 27.4-00195452-015-2003). Використовували заготівку довжиною 40 мм з поперечним перерізом круглої форми з діаметром 19,8 мм (фіг. 7), який не перевищує ширину Н порожнини штампа, яка дорівнює 20 мм (фіг. 1). Поверхні заготівки покривали мастилом для зменшення тертя, поміщали у порожнину між пуансонами 2 й 4, які мають деформуючі поверхні нахилені під кутом 25°, та деформували. Пуансон 2 та матрицю 1, які мають довжину 40 мм для обмеження подовжньої деформації заготівки, жорстко зафіксовано. Процес деформування виконували пуансоном 4, який переміщується під дією сили Р, при цьому початкова заготівка круглої форми отримає форму паралелограма. Хід пуансона становив - 5 мм. Після деформування заготівку, яка має вид паралелограма с двома поверхнями, нахиленими під кутом 25°, витягали зі штампа, поверхні заготівки покривали мастилом, виконували поворот на 180° щодо осі деформування та встановлювали знову у штамп, як показано на фіг. 3, поверх якої встановлювали пуансон 4. Для повного деформування заготівки хід переміщення пуансону становив - 23 мм. Під час деформування гострі й тупі кути заготівки змінювались містами. За рахунок того, що у вздовж двох осей заготівка обмежена у руху, це призводило до інтенсивних пластичних деформацій зсуву у поперечному перерізі заготівки. Деформацію повторювали 4 рази для досягнення необхідної дрібнозернистої структури. Перед кожним наступним етапом виконували поворот на 180° щодо осі деформування, таким чином змінювали напрямок деформування. На останньому етапі деформування хід деформування зменшили в 2 рази (11,5 мм) для відновлення симетричної форми поперечного перерізу заготівки (фіг. 4). Після закінчення обробки була отримана ступінь накопленої деформації - 2, при цьому іспити показали рівномірність мілкозернистої структури по всьому об'єму заготівки. Таким чином, завдяки створенню інтенсивних пластичних деформацій у поперечному перерізі заготівки за схемою плоско-деформованого стану, та обмеженню деформації по довжині заготівки вдалося покращити рівномірність структури й розподіл рівня фізикомеханічних властивостей по всьому об'єму заготівки, що дозволяє підвищити коефіцієнт виходу годного на 20 %. Джерела інформації: 1. Патент 2306997 РФ С2 МПК B21J5/06 / Устройство для осадки со сдвигом заготовки / А.Д. Хван, Д.В. Хван, М.А. Дикарев, А.А. Горячев, С.И. Бахматов, О.А. Соколова, А.В. Попов. - № 2006107344; Заявл. 09.03.2006; Опубл. 27.09.2007. Бюл. № 27. 2 UA 76206 U 5 10 15 20 25 2. Патент 7288 України C22F1/18 МПК F22 F3/00 / Пристрій для виготовлення високощільних виробів з металевих порошків чи стружки гарячим штампуванням / Л.О. Рябічева, А.Т. Циркін, І.Г. Потапова, Ю.М. Никитін. - № 20041109508, Заявл. 19.11.2005; Опубл. 15.06.2006. Бюл. №8. 3 Патент 2393936 РФ C22F1/18 МПК B21J5/06 / Способ получения ультра-мелкозернистых заготовок из металлов и сплавов / В.А. Шундалов, В.Ю. Иванов, В.В. Латыш, И.Н. Михайлов, С.П. Павлинич, А.В. Шарафутдинов. - № 2009110937/02; Заявл. 25.03.2010; Опубл. 10.07.2010. Бюл. №54. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб багаторазової інтенсивної пластичної деформації заготівки зі зміною напрямку деформування, при якому виконують деформування заготівки заданої довжини за схемою плоско-деформованого стану, при якому заготівка обмежена по одній осі (з двох сторін стінками штампа), причому один з розмірів перерізу заготівки не перевищує ширину його порожнини, перед кожним наступним етапом деформації заготівку витягують зі штампа й виконують поворот у просторі відносно нього, і таким чином змінюють на кожному етапі напрямок деформування, установлюють заготівку в штамп та повторюють деформування в необхідній кількості разів для накопичення заданого ступеня деформації, який відрізняється тим, що використовують вихідну заготівку з поперечним перетином довільної форми і додатково обмежують деформацію по довжині заготівки (по другій осі деформування) для отримання плоско-деформованого 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 повертають на 180° щодо осі деформування та переформовують отриманий поперечний переріз заготівки в умовах стисненого формування при постійному обмеженні поперечної деформації у перерізі заготівки і таким чином гострі й тупі кути поперечного перерізу змінюються місцями, а на останньому етапі деформування відновлюють симетричну форму поперечного перерізу заготівки шляхом зменшення ходу деформування в 2 рази. 3 UA 76206 U 4 UA 76206 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 5