RU2456111C1 - Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов - Google Patents
Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456111C1 RU2456111C1 RU2011105690/02A RU2011105690A RU2456111C1 RU 2456111 C1 RU2456111 C1 RU 2456111C1 RU 2011105690/02 A RU2011105690/02 A RU 2011105690/02A RU 2011105690 A RU2011105690 A RU 2011105690A RU 2456111 C1 RU2456111 C1 RU 2456111C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- square
- deforming force
- broaching
- die
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к деформационной обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении, авиа-двигателестроении, автомобильной промышленности. Способ включает многократное повторение операций осадка-протяжка с приложением деформирующего усилия поочередно по трем осям ортогональной системы координат заготовки. Протяжку заготовок осуществляют на квадрат, а осадку - в штампе. Штамп имеет гравюру в виде цилиндрической полости, ось симметрии которой совпадает с направлением прикладываемого деформирующего усилия. Обработку проводят в несколько циклов для достижения накопленной степени деформации е≥2 и таким образом, чтобы диагональ квадрата по окончании протяжки не превышала диаметра гравюры штампа. На торцевых поверхностях осаживаемой заготовки формируют конические выемки. В результате обеспечивается повышение качества заготовок и производительности их обработки. 4 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к деформационной обработке металлов и сплавов с целью формирования в них ультрамелкозернистой и нанокристаллической структуры, обеспечивающей значительное повышение физико-механических свойств, и может быть использовано в машиностроении, авиа-двигателестроении, автомобильной промышленности.
Известны способы получения ультрамелкозернистой и нанокристаллической структуры методами интенсивной пластической деформации. Одним из наиболее перспективных способов получения объемных материалов с ультрамелкозернистой структурой с размером зерен менее 1 мкм в условиях многоцикловой обработки заготовок является равноканальное угловое прессование (Г.И.Рааб, А.В.Боткин, И.В.Александров, А.В.Омпуров, Р.З.Валиев. Анализ и экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния процесса РКУ - прессование в условиях высоких давлений. Физика и техника высоких давлений, том 12, №4, 2002 г., с.47-52). Согласно способу осуществляют многократное перемещение заготовок круглого, квадратного или иного поперечного сечения через пересекающиеся под углом 90° каналы.
Недостатками данного способа являются: небольшие габаритные размеры получаемых заготовок, низкая стойкость штамповой оснастки в связи с высокими удельными нагрузками при прессовании.
Известен способ осадки поковок, включающий деформирование заготовки в направлении ее продольной оси симметрии между плоскопараллельными плитами, при этом осуществляют возвратно-поступательный сдвиг плит перпендикулярно оси симметрии заготовки (а.с. СССР №438079, МПК B27J 5/00, опубл. 05.01.1976 г.).
Способ позволяет улучшить однородность структуры в объеме заготовки, снизить усилия деформирования. Однако он не обеспечивает достаточную проработку структуры в приконтактных с инструментом слоях заготовки. Более эффективным и универсальным способом формирования ультрамелкозернистой структуры, в том числе в массивных заготовках, является всесторонняя ковка, основанная на использовании многократного повторения операций свободной ковки: осадка-протяжка по трем осям ортогональной системы координат заготовки со сменой оси прилагаемого деформирующего усилия (Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. - М.: Логос, 2000. - стр.17-18).
Данный способ позволяет получать наноструктурное состояние в хрупких материалах, проводить обработку заготовок при повышенных температурах и обеспечивает небольшие удельные нагрузки на инструмент. Способ прост в исполнении и предполагает применение недорогого штампового инструмента (плоские бойки для операций осадки и последующей протяжки или комплекта плоских и вырезных бойков для тех же целей). Данное техническое решение, как наиболее близкое к предложенному, принято за прототип.
Однако, наряду с положительными сторонами известный способ имеет существенные недостатки, в частности, заготовка по окончании операции протяжки не имеет плоско-параллельных торцевых поверхностей, и поэтому форма заготовки после последующей осадки во многом зависит от субъективного фактора - опыта кузнеца (насколько точно выставляется ось протянутой заготовки по направлению прикладываемого деформирующего усилия), а также равномерности температурного поля в заготовке, разности температуры нижнего и верхнего бойков. Несоответствие оси заготовки направлению прикладываемого деформирующего усилия приводит к непредсказуемому смещению объема металла в очаге деформации и, как следствие, к искажению ее формы. Неравномерность температурного поля провоцирует локализацию деформации, способствует разнозернистости, что негативно сказывается на уровне механических свойств.
Задачей изобретения является повышение качества заготовок и производительности их обработки.
Поставленная задача решается способом получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов, заключающимся в многократном повторении операций осадка-протяжка с приложением деформирующего усилия поочередно по трем осям ортогональной системы координат заготовки, в котором в отличие от прототипа протяжку заготовок осуществляют на квадрат, а осадку - в штампе, имеющем гравюру в виде цилиндрической полости, ось симметрии которой совпадает с направлением прикладываемого деформирующего усилия, причем обработку проводят в несколько циклов для достижения накопленной степени деформации е≥2 и таким образом, чтобы диагональ квадрата по окончании протяжки не превышала диаметра гравюры штампа, а на торцевых поверхностях осаживаемой заготовки формируют конические выемки.
Сущность изобретения подтверждается чертежами, где на фиг.1 представлена схема многократного повторения операций осадка-протяжка по трем осям ортогональной системы координат заготовки; на фиг 2 представлены эскизы заготовки: а) - по окончании операции протяжки на квадрат а; б) - по окончании операции осадки в штампе; на фиг.3 представлена схема штампа и размещение в нем заготовки перед началом операции осадки; на фиг.4 показано положение заготовки в гравюре штампа по окончании операции осадки.
При многократном повторении операций осадка-протяжка по трем осям ортогональной системы координат заготовки (фиг.1), на стадии протяжки, которую проводят на плоских или вырезных бойках, в поперечном сечении заготовки длиной Н формируют квадрат со стороной а. Торцы заготовки после протяжки имеют выпуклую форму, близкую к сегменту сферы с радиусом R (фиг.2а), при этом диагональ квадрата имеет размер и не превышает диаметра гравюры штампа D (фиг.3).
На стадии осадки заготовку преобразуют в диск диаметром D, высотой h, на торцах диска формируют конические выемки с углом конусности α. Формирование конических выемок на торцевых поверхностях заготовки способствует повышению однородности деформации, исключению застойных зон, обеспечению однородного структурного состояния, как на стадии осадки, так и при последующей протяжке, повышению производительности за счет сокращения числа переходов при протяжке.
Осадку заготовок осуществляют в штампе (фиг.3), содержащем матрицу 1, в которой выполнена гравюра в виде цилиндрической полости диаметром D. Соосно гравюре размещены пуансон 2 и выталкиватель 3, опирающийся на нижнюю неподвижную плиту 4. Штамп установлен в рабочей зоне гидравлического пресса. Пуансон 2 и выталкиватель 3, посредством которого осуществляют извлечение заготовки 5 из штампа, имеют возможность осевого перемещения за счет траверсы и выталкивателя пресса.
После проведения осадки под воздействием усилия пресса Р заготовка 5 приобретает форму диска с коническими выемками по торцевым поверхностям (фиг.2б).
В зависимости от материала заготовки 5 ее деформирование как на стадии протяжки, так и на операции осадки проводят при повышенной или комнатной температурах.
Материал для изготовления бойков и штампа выбирают в зависимости от термомеханических режимов обработки.
Пример реализации способа.
Для обработки использовали заготовки из меди M1 D=60 мм, Н=45 мм. Деформирование заготовок осуществляли на плоских бойках (протяжка) и в штампе (осадка) при комнатной температуре.
После шести циклов протяжки-осадки в заготовках получен размер зерна менее 0,9 мкм. На всех этапах деформирования заготовки имели стабильные размеры. Производительность процесса по сравнению с прототипом повысилась в 1,8-1,9 раза.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает стабильность и идентичность размеров, степени деформации и структурного состояния заготовок, повышает производительность процесса.
Полученные заготовки могут быть использованы для дальнейшей обработки с целью изготовления прутков, проволоки, а также в качестве исходного материала для штамповки.
Claims (1)
- Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов, включающий многократное повторение операций осадка-протяжка с приложением деформирующего усилия поочередно по трем осям ортогональной системы координат заготовки, отличающийся тем, что протяжку заготовок осуществляют на квадрат, а осадку - в штампе, имеющем гравюру в виде цилиндрической полости, ось симметрии которой совпадает с направлением прикладываемого деформирующего усилия, причем обработку проводят в несколько циклов для достижения накопленной степени деформации е≥2 и таким образом, чтобы диагональ квадрата по окончании протяжки не превышала диаметра гравюры штампа, а на торцевых поверхностях осаживаемой заготовки формируют конические выемки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105690/02A RU2456111C1 (ru) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105690/02A RU2456111C1 (ru) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2456111C1 true RU2456111C1 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011105690/02A RU2456111C1 (ru) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2456111C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111618218A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-09-04 | 无锡宏达重工股份有限公司 | 大型中厚饼类锻件锻造方法 |
CN111618220A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-09-04 | 无锡宏达重工股份有限公司 | 径高比大于10的大型饼类锻件锻造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4721573A (en) * | 1986-03-06 | 1988-01-26 | J. T. Baker Chemical Company | Use of sulfonic derivatives of acylated polyethyleneimine bonded phase silica products |
US5400633A (en) * | 1993-09-03 | 1995-03-28 | The Texas A&M University System | Apparatus and method for deformation processing of metals, ceramics, plastics and other materials |
RU2315117C2 (ru) * | 2005-08-18 | 2008-01-20 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления |
RU2393936C1 (ru) * | 2009-03-25 | 2010-07-10 | Владимир Алексеевич Шундалов | Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из металлов и сплавов |
-
2011
- 2011-04-01 RU RU2011105690/02A patent/RU2456111C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4721573A (en) * | 1986-03-06 | 1988-01-26 | J. T. Baker Chemical Company | Use of sulfonic derivatives of acylated polyethyleneimine bonded phase silica products |
US5400633A (en) * | 1993-09-03 | 1995-03-28 | The Texas A&M University System | Apparatus and method for deformation processing of metals, ceramics, plastics and other materials |
RU2315117C2 (ru) * | 2005-08-18 | 2008-01-20 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления |
RU2393936C1 (ru) * | 2009-03-25 | 2010-07-10 | Владимир Алексеевич Шундалов | Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из металлов и сплавов |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111618218A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-09-04 | 无锡宏达重工股份有限公司 | 大型中厚饼类锻件锻造方法 |
CN111618220A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-09-04 | 无锡宏达重工股份有限公司 | 径高比大于10的大型饼类锻件锻造方法 |
CN111618220B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-09-27 | 无锡宏达重工股份有限公司 | 径高比大于10的大型饼类锻件锻造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2393936C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из металлов и сплавов | |
CN108580547B (zh) | 一种大尺寸钛合金超细晶棒材的等距螺旋轧制方法 | |
CN108326041B (zh) | 一种大尺寸钛合金超细晶棒材的螺线圆锥辊等距轧制方法 | |
CN105057529A (zh) | 变截面空心轴锻件挤压成型方法 | |
RU2329108C2 (ru) | Способ прессования металлов и устройство для его осуществления | |
RU2456111C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистой структуры в заготовках из металлов и сплавов | |
RU2491147C2 (ru) | Способ получения поковок крупногабаритных полукорпусов шаровых кранов, имеющих горловину и сферическую часть | |
CN108480397B (zh) | 一种大尺寸45钢超细晶棒材的等距螺旋轧制方法 | |
JP2014240082A (ja) | 熱間据込鍛造装置、及び熱間据込鍛造方法 | |
Cazac et al. | Design and Implementation of a Device for Nanostructuring of Metallic Materials by Multiaxial Forging Method | |
RU2484915C1 (ru) | Способ изготовления поковок в виде полусферы с горловиной | |
RU2146571C1 (ru) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления | |
RU2352417C2 (ru) | Способ прессования профилей и матрица для реализации данного способа | |
RU2450882C2 (ru) | Способ упрочнения кольцевой заготовки канальным угловым прессованием и устройство для его осуществления | |
RU2315117C2 (ru) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления | |
RU2354486C1 (ru) | Способ интенсивной пластической деформации плоских заготовок круглой формы | |
US9566641B2 (en) | Forging apparatus | |
RU2660472C1 (ru) | Способ выдавливания деталей типа стакан и устройство для его осуществления | |
Yamaguchi et al. | Effect of ultrasonic vibration on stress relaxation in micro-compression test with step motion | |
RU2491144C2 (ru) | Способ изготовления полых цилиндрических изделий | |
RU2502574C2 (ru) | Способ штамповки сильфонов из трубных заготовок | |
RU2486275C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки гтд из титановых сплавов | |
RU2648429C1 (ru) | Способ изготовления осесимметричной детали типа диска | |
RU2403206C1 (ru) | Способ получения нанокристаллической структуры материала в трубных заготовках и устройство для его осуществления | |
RU2325244C2 (ru) | Способ изготовления стержневого изделия с концевыми утолщением и заострением |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |