RU2347633C1 - Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением со сдвигом - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено для формирования УМЗ структуры и повышения комплекса механических свойств в длинномерных металлических материалах с отношением длины к диаметру более 100 путем деформационной обработки. Способ включает волочение со сдвигом, включающее деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две расположенные последовательно конические волоки с одновременным вращением одной из волок. Проведение деформационного процесса, сопровождаемого изменением физико-механических свойств металла, с низкими затратами на производство обеспечивается за счет того, что вращением волоки обеспечивают дополнительную деформацию сдвига посредством заданного относительно оси вращения эксцентриситета, образованного конусным каналом волок. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении при изготовлении полуфабрикатов или прутков и проволоки с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой и улучшенными физико-механическими свойствами металлических материалов путем деформационной обработки.

Известен способ получения ультрамелкозернистых (УМЗ) заготовок. Способ включает деформацию заготовки в вертикальном и горизонтальном каналах с перемещением заготовки в последнем с подпором из пластичного материала. Усилие подпора регулируют изменением сопротивления деформированию пластичного материала. Изменение сопротивления деформированию пластичного материала осуществляют нагреванием и охлаждением. Вытекание пластичного материала на выходе горизонтального канала осуществляют ступенчато с разным значением поперечного сечения. В результате обеспечивается повышение качества заготовок и снижение трудоемкости регулировки усилия подпора. (Патент РФ №2277991, МПК B21J 5/00, опубл. 20.06.2006 г.)

Однако известный способ обработки металлов не позволяет получать длинномерные УМЗ материалы, так как используемая схема имеет большие затруднения технического характера при получении длинномерных заготовок, связанные с высокими силами прессования и габаритами оснастки.

Наиболее близким к предложенному является способ обработки заготовок в конических волоках. Способ включает протягивание заготовки через ряд расположенных последовательно волок с одновременным вращением одной или нескольких волок. Вращение очередной волоки осуществляют перед деформацией заготовки в невращающейся волоке, после которой приложена тянущая сила, или перед приложением тянущей силы, после чего осуществляют протягивание через невращающуюся волоку. (Патент РФ №2252091, МПК В21С 1/00, опубл. 20.05.2005 г.)

Недостатками данного способа является то, что он не позволяет увеличить уровень накопленной деформации за один цикл обработки и является не эффективным при получении УМЗ материалов.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет того, что данным способом возможно получение длинномерных УМЗ заготовок с низкими затратами на их производство.

Поставленная задача достигается способом получения УМЗ полуфабрикатов волочением со сдвигом, включающим деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две расположенные последовательно конические волоки с одновременным вращением одной из волок, в отличие от прототипа вращением волоки обеспечивают дополнительную деформацию сдвигом за счет заданного относительно оси вращения эксцентриситета, образованного за счет конусного канала волок.

Существо изобретения поясняется чертежом, где на а и б схематически изображены конусные волоки для получения металлических заготовок, одна из которых вращается вокруг оси.

Пример конкретного выполнения

Способ осуществляют следующим образом. В волоку за счет приложения тянущей силы подается проволока определенного сечения, после прохождения через конусную волоку проволока подвергается деформации волочением и одновременно деформируется сдвигом за счет вращения подвижной волоки относительно неподвижной, после чего заготовка выходит через конусный канал второй волоки.

Используя компьютерное моделирование исследовали и сравнили один цикл обработки технического титана марки ВТ1-0 после волочения с неподвижной волокой и волочения со сдвигом. Учитывая многофакторность параметров процесса волочения (угол волоки, температура, используемая смазка, скорость обработки, марка инструментальной стали и т.д.), при моделировании были зафиксированы следующие параметры: односторонний угол волоки 5°; коэффициент трения 0,08; скорость волочения 0,1 м·с^-1; диаметр исходной заготовки D=10 мм. Угловая скорость вращения подвижной волоки составляла 10 радиан. Полученные результаты приведены в таблице.

	ω, рад.	Dкон., мм	Рдеф., кН	min	еmax
Волочение	0	9	17	0,3	0,5
Волочение со сдвигом	10	9	12	0,9	1,5
Рдеф. - сила волочения, еmin,max - накопленная деформация за один цикл обработки.

Результаты проведенного эксперимента показывают, что волочение со сдвигом позволяет в среднем в 3 раза увеличить уровень накопленной деформации за один цикл обработки.

Claims (1)

1. Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением со сдвигом, включающий деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две расположенные последовательно конические волоки с одновременным вращением одной из волок, отличающийся тем, что вращением волоки обеспечивают дополнительную деформацию сдвигом посредством заданного относительно оси вращения эксцентриситета, образованного конусным каналом волок.