RU2492957C1 - Method of metal plastic structure formation and device to this end - Google Patents
Method of metal plastic structure formation and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492957C1 RU2492957C1 RU2012109656/02A RU2012109656A RU2492957C1 RU 2492957 C1 RU2492957 C1 RU 2492957C1 RU 2012109656/02 A RU2012109656/02 A RU 2012109656/02A RU 2012109656 A RU2012109656 A RU 2012109656A RU 2492957 C1 RU2492957 C1 RU 2492957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- die
- matrix
- punch
- hollow
- extrusion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к пластическому структурообразованию металла путем воздействия на него сверхвысокими давлениями и интенсивными сдвиговыми деформациями и может быть использовано для получения материалов с принципиально новым уровнем свойств.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the plastic structure formation of a metal by exposure to ultrahigh pressures and intense shear deformations, and can be used to obtain materials with a fundamentally new level of properties.
Известен способ для структурообразования металлов путем осадки металлической заготовки плоскими плитами подвергая ее сверхвысокому давлению [1]. Способ осуществляется следующим образом: образец устанавливается между двумя поршнями (пуансонами) по их оси и окружается кольцевой прокладкой. При сближении поршней, на которые действует усилие мощного гидравлического пресса, прокладка сминается и начинает выдавливаться из зазора между наковальнями. Силы трения в ней на контактах с наковальней уравновешивают созданное давление. При этом устанавливается радиальный градиент давления, максимальный в центре и резко убывающий до атмосферного в нижней части прокладки. Для уплотнения полости высокого давления используют кольцевые прокладки из материалов с низким коэффициентом внутреннего трения: пирофиллит, тальк, фторопласт и др.A known method for the structuring of metals by precipitation of a metal billet with flat plates subjecting it to ultrahigh pressure [1]. The method is as follows: the sample is installed between two pistons (punches) along their axis and is surrounded by an annular gasket. When the pistons approach, which are affected by the force of a powerful hydraulic press, the gasket is crushed and begins to be squeezed out of the gap between the anvils. The friction forces in it at the contacts with the anvil balance the created pressure. In this case, a radial pressure gradient is established, maximum in the center and sharply decreasing to atmospheric in the lower part of the gasket. To seal the high-pressure cavity, ring gaskets made of materials with a low coefficient of internal friction are used: pyrophyllite, talc, fluoroplastic, etc.
Недостатком известного способа является неравномерность деформаций и наличие застойной зоны в центре осадочных плит, где сдвиговые деформации отсутствуют.The disadvantage of this method is the unevenness of deformations and the presence of a stagnant zone in the center of sedimentary plates, where shear deformations are absent.
Известен способ структурообразования металлов по схеме «песочные часы», при котором цилиндрическую заготовку в холодном состоянии подвергают прямому выдавливанию и осадке в несколько циклов [2].A known method of structuring metals according to the hourglass scheme, in which a cylindrical billet in a cold state is subjected to direct extrusion and precipitation in several cycles [2].
Недостатком этого способа является сравнительно малые давления и деформации.The disadvantage of this method is the relatively low pressure and strain.
Известно устройство для упрочнения материала давлением [3], содержащее узел для деформирования, имеющий два сообщенных канала, в одном из которых размещается заготовка и узел для нагружения, при помощи которого проталкивают заготовку во второй канал; при этом каналы узла для деформировании расположены под углом один к другому и имеют одинаковые диаметры, равные размеру заготовок, при этом, узел деформирования снабжен поворотными вокруг своих осей втулками, отверстия которых являются каналами узла для деформирования, и съемными вкладышами с отверстиями, соединяющими отверстия втулок между собой под углом. При равноканальном угловом прессовании происходят интенсивные сдвиговые деформации и сильное измельчение микроструктуры. Однако, вследствие отсутствия относительно больших сжимающих напряжений в металле не происходят фазовые превращения.A device is known for hardening the material by pressure [3], comprising a deformation assembly having two communicated channels, in one of which a workpiece and a loading assembly are placed, by which the workpiece is pushed into the second channel; the channels of the deformation unit are located at an angle to one another and have the same diameters equal to the size of the workpieces, while the deformation unit is equipped with sleeves rotatable around their axes, the holes of which are the channels of the unit for deformation, and removable inserts with holes connecting the holes of the bushings between each other at an angle. With equal-channel angular pressing, intense shear deformations and strong refinement of the microstructure occur. However, due to the absence of relatively large compressive stresses in the metal, phase transformations do not occur.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ пластического структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации [4], заключающейся в том, что для пластического структурообразования металлических заготовок сначала производят закрытую осадку, а затем последовательно обратное и прямое выдавливание с одного торца заготовки. После этого процесс повторяют с другого торца заготовки.The closest in technical essence to the achieved effect is the method of plastic structure formation of metals with intense plastic deformation [4], which consists in the fact that for plastic structure formation of metal billets, a closed precipitate is first produced, and then backward and forward extrusion from one end of the billet is performed successively. After this, the process is repeated from the other end of the workpiece.
Недостатком способа является то, что интенсивные пластические деформации происходят в условиях сравнительно малых давлениях, получение заданной структуры достигается за несколько циклов, что значительно усложняет процесс.The disadvantage of this method is that intense plastic deformations occur under relatively low pressures, obtaining a given structure is achieved in several cycles, which greatly complicates the process.
Прототипом для осуществления способа является устройство [4], содержащее две матрицы и пуансоны, снабженное плитой с шероховатой поверхностью, на которой установлена матрица с расположенной внутри нее заготовкой, при этом один из пуансонов выполнен полым с закругленной внутренней кромкой с одного торца, внутри которого расположен второй пуансон.The prototype for the implementation of the method is a device [4], containing two dies and punches, equipped with a plate with a rough surface, on which a matrix is installed with a workpiece located inside it, while one of the punches is made hollow with a rounded inner edge from one end, inside which is located second punch.
Данное устройство не обеспечивает получение нанокристаллической структуры металла за меньшее число циклов обработки в результате повышения степени деформации за цикл.This device does not provide a nanocrystalline metal structure in fewer processing cycles as a result of an increase in the degree of deformation per cycle.
Задачей изобретения является получение однородной мелкозернистой структуры по всему объему без застойных зон при воздействии интенсивных пластических деформаций и высоких давлений.The objective of the invention is to obtain a homogeneous fine-grained structure throughout the volume without stagnant zones when exposed to intense plastic deformations and high pressures.
Поставленная задача достигается тем, что в способе пластического структурообразования металлических заготовок, включающем обратное выдавливание, угловое прессование и осадку заготовки, которые осуществляются посредствам матрицы и двух пуансонов, один из которых выполнен полым, первоначально путем приложения деформирующей силы к пуансону осуществляют обратное выдавливание из матрицы и угловое прессование в зазор между матрицей и полым пуансоном, а затем путем приложения деформирующей силы к обоим пуансонам осуществляют одновременно обратное выдавливание, угловое прессование и осадку.The problem is achieved in that in the method of plastic structure formation of metal billets, including back extrusion, angular pressing and draft of the billet, which are carried out by means of a matrix and two punches, one of which is hollow, initially by applying a deforming force to the punch, reverse extrusion from the matrix and angular pressing into the gap between the die and the hollow punch, and then by applying a deforming force to both punches o reverse extrusion, angle pressing and upsetting.
В процессе первой стадии деформирования происходит измельчение структуры металлов путем интенсивной пластической деформацией при обратном выдавливании из матрицы и угловом прессовании в зазор между матрицей и полым пуансоном. Во второй стадии интенсивная пластическая деформация происходит под действием высоких давлений, вызванных осадкой заготовки пустотелым пуансоном.In the process of the first stage of deformation, the metal structure is crushed by intensive plastic deformation during backward extrusion from the matrix and angular pressing into the gap between the matrix and the hollow punch. In the second stage, intense plastic deformation occurs under the action of high pressures caused by the preform settling by a hollow punch.
Устройство для осуществления способа содержит матрицу, в которой выполнена полость с расположенной в ней заготовкой, и полый пуансон, внутри которого расположен другой пуансон, причем полый пуансон образует с матрицей зазор, а другой пуансон выполнен с фланцем, взаимодействующим с полым пуансоном. Матрица и полный пуансон снабжены выступами, которые уменьшают величину зазора между ними при достижении наибольшего диаметра осаживаемой заготовки.The device for implementing the method comprises a matrix in which a cavity is made with a preform located in it, and a hollow punch, inside which another punch is located, the hollow punch forming a gap with the matrix, and the other punch made with a flange interacting with the hollow punch. The matrix and the full punch are equipped with protrusions that reduce the gap between them when reaching the largest diameter of the upsetting workpiece.
Применение устройства осуществляет структурообразование металлов за один рабочий ход инструмента. Интенсивные пластические деформации происходят под действием высоких давлений, вызванных осадкой, и течением металла в процессе обратного выдавливания и углового прессования. Наличие выступов на матрице и полом пуансоне затрудняет течение металла из зазора между ними, что способствует созданию высоких давлений при осадке металла.The use of the device provides the structural formation of metals in one working stroke of the tool. Intense plastic deformations occur under the action of high pressures caused by upsetting and the flow of metal during backward extrusion and angular pressing. The presence of protrusions on the matrix and the hollow punch complicates the flow of metal from the gap between them, which contributes to the creation of high pressures during metal upsetting.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами: на фиг.1 изображен общий вид устройства в исходном положении; на фиг.2 изображена первая стадия процесса (обратное выдавливание и угловое прессование металла); на фиг.3 изображена вторая стадия процесса (одновременно обратное выдавливание, угловое прессование и осадка).The invention is illustrated by the following drawings: figure 1 shows a General view of the device in its original position; figure 2 shows the first stage of the process (reverse extrusion and angular pressing of metal); figure 3 shows the second stage of the process (at the same time reverse extrusion, angular pressing and sediment).
Устройство для пластического структурообразования металлов содержит: матрицу 1, в которой выполнена полость 2, куда устанавливают заготовку, пуансон 3 с фланцем 4, расположенным внутри полого пуансона 5 с возможностью осевого перемещения, который образует зазор Z с матрицей 1. Величина зазора Z определяется упором 6, взаимодействующим с полым пуансоном 5. Матрица 1 и полый пуансон 5 снабжены выступами, которые уменьшают величину зазора между ними при достижении наибольшего диаметра осаживаемой заготовки.A device for plastic structuring of metals contains: a
Способ осуществляют следующим образом. Металлическую заготовку помещают в матрицу 1, пуансон 3 своим торцом упирается в заготовку, а полый пуансон 5 образует с матрицей 1 зазор Z и закрепляется от перемещения вверх, например, с помощью упоров 4 (фиг.1). Далее на пуансон 3 воздействует деформирующая сила P1, в результате чего происходит обратное выдавливание из матрицы 1 и угловое прессование в зазор Z между матрицей 1 и полым пуансоном 5. В процессе течения металла из матрицы в зазор происходит интенсивная пластическая деформация. При достижении заготовкой заданного наружного диаметра пуансон 3 своим фланцем 4 упирается в полый пуансон 5. В дальнейшем происходит движение одновременно обоих пуансонов, под действием силы P2, при этом пуансон 3 выдавливает металл в зазор между матрицей 1 и полым пуансоном 5, а сам полый пуансон 5 производит осадку металла в упомянутом зазоре (фиг.3). В процессе осадки происходит увеличение диаметра заготовки. При достижении наибольшей величины этого диаметра происходит течение металла в щель, образованную выступами на матрице 1 и полом пуансоне 5. При дальнейшей осадке в металле возникают наибольшие давления.The method is as follows. The metal billet is placed in the
Источники информации:Information sources:
1. Граменицкий Е.Н., Котельникова А.Р., Батанова A.M., Щекина Т.И., Плечев П.Ю. Экспериментальная и техническая петрология, 1-3-8 Конструкционные приемы достижения сверхвысоких давлений. - М.: Научный мир, 2000, рис 111.1. Gramenitsky E.N., Kotelnikova A.R., Batanova A.M., Schekina T.I., Plechev P.Yu. Experimental and technical petrology, 1-3-8 Structural techniques for achieving ultrahigh pressures. - M.: Scientific World, 2000, Fig. 111.
2. Авторское свидетельство №1741960, кл. B21J 5/00. Способ пластического структурообразования и устройство для его осуществления.2. Copyright certificate No. 1741960, cl. B21J 5/00. The method of plastic structure formation and device for its implementation.
3. Авторское свидетельство №492780, кл. G01N 3/00. Устройство для упрочнения материала давлением.3. Copyright certificate No. 492780, cl. G01N 3/00. Device for hardening the material by pressure.
4. Патент России №2189883, кл. B21J 5/00, B21J 13/02, C21D 7/02. Способ пластического структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления.4. Patent of Russia No. 2189883, cl. B21J 5/00, B21J 13/02, C21D 7/02. The method of plastic structure formation of metals with intense plastic deformation and a device for its implementation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109656/02A RU2492957C1 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Method of metal plastic structure formation and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109656/02A RU2492957C1 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Method of metal plastic structure formation and device to this end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2492957C1 true RU2492957C1 (en) | 2013-09-20 |
Family
ID=49183297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012109656/02A RU2492957C1 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Method of metal plastic structure formation and device to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2492957C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104723041A (en) * | 2015-04-07 | 2015-06-24 | 张国君 | Manufacture method for novel venturi valves |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1741960A1 (en) * | 1989-12-04 | 1992-06-23 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Method and apparatus for plastic structure formation |
RU2116155C1 (en) * | 1997-04-16 | 1998-07-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Method for plastic structurization of high-strength materials |
RU2189883C1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-09-27 | Камский политехнический институт | Method for structure formation of metals at intensive plastic deformation and apparatus for performing the same |
UA68674A (en) * | 2003-09-25 | 2004-08-16 | Yakiv Yukhymovych Beihelzimer | Method for plastic structure formation of materials |
US6895795B1 (en) * | 2002-06-26 | 2005-05-24 | General Dynamics Ots (Garland), L.P. | Continuous severe plastic deformation process for metallic materials |
UA43585U (en) * | 2009-03-16 | 2009-08-25 | Восточноукраинский Национальный Университет Имени Владимира Даля | method of plastic structurization of metals |
RU2424076C1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" ГОУ ВПО "ЮрГУ" | Method of metal plastic structure formation and device to this end |
-
2012
- 2012-03-15 RU RU2012109656/02A patent/RU2492957C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1741960A1 (en) * | 1989-12-04 | 1992-06-23 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Method and apparatus for plastic structure formation |
RU2116155C1 (en) * | 1997-04-16 | 1998-07-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Method for plastic structurization of high-strength materials |
RU2189883C1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-09-27 | Камский политехнический институт | Method for structure formation of metals at intensive plastic deformation and apparatus for performing the same |
US6895795B1 (en) * | 2002-06-26 | 2005-05-24 | General Dynamics Ots (Garland), L.P. | Continuous severe plastic deformation process for metallic materials |
UA68674A (en) * | 2003-09-25 | 2004-08-16 | Yakiv Yukhymovych Beihelzimer | Method for plastic structure formation of materials |
UA43585U (en) * | 2009-03-16 | 2009-08-25 | Восточноукраинский Национальный Университет Имени Владимира Даля | method of plastic structurization of metals |
RU2424076C1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" ГОУ ВПО "ЮрГУ" | Method of metal plastic structure formation and device to this end |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104723041A (en) * | 2015-04-07 | 2015-06-24 | 张国君 | Manufacture method for novel venturi valves |
CN104723041B (en) * | 2015-04-07 | 2019-09-13 | 张国君 | The production method of venturi valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Recent developments in sheet hydroforming technology | |
Shatermashhadi et al. | Development of a novel method for the backward extrusion | |
CN103894436B (en) | A kind of reciprocating extrusion device and processing method strengthening magnesium-alloy tube | |
Dmitriev et al. | Expanding field of application of cold die forging by inducing active contact friction forces | |
Liu et al. | Evaluation of sheet metal formability, viscous pressure forming (VPF) dome test | |
Zhbankov et al. | Rational parameters of profiled workpieces for an upsetting process | |
Zhu et al. | Thickening of cup sidewall through sheet-bulk forming with controllable deformation zone | |
Jamali et al. | Hydrostatic radial forward tube extrusion as a new plastic deformation method for producing seamless tubes | |
Kong et al. | Analysis and reduction of wrinkling defects for tube-hydroforming magnesium alloy components at elevated temperatures | |
JP2012024838A (en) | Die apparatus for forging | |
RU2491147C2 (en) | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part | |
CN105414233A (en) | Backward extrusion die with back pressure and processing technology adopting same | |
RU2492957C1 (en) | Method of metal plastic structure formation and device to this end | |
CN101856678A (en) | Device capable of realizing accurate control of equal-channel angular extrusion processing route | |
RU2189883C1 (en) | Method for structure formation of metals at intensive plastic deformation and apparatus for performing the same | |
US3750442A (en) | Compressive forming | |
RU164760U1 (en) | STAMP FOR HOT COMBINED EXPLOSION OF A CYLINDRICAL HOLLOW PRODUCT WITH A FLANGE ON A HYDRAULIC PRESS FOR DOUBLE ACTION | |
Wang et al. | Investigation of the shear-zone length in fine hydromechanical blanking | |
RU2424076C1 (en) | Method of metal plastic structure formation and device to this end | |
Zhu et al. | Investigation of a tailored blank for the elimination of forging laps during cup sidewall upsetting | |
Yang et al. | Precision forging of spur gear by flow control forming method | |
RU2657274C1 (en) | Method of plastic structural formation of cylindrical measuring workpieces | |
Chen et al. | Research on the casting–forging precision forming process of alternator poles | |
RU2706395C1 (en) | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves | |
Wagner et al. | Novel high pressure sealing system for tube hydroforming operations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161114 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180316 |