UA123418C2 - METHOD OF COLD PLASTIC DEFORMATION OF LONG DIMENSIONAL BAR - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі машинобудування і може бути використаний для багатоциклового редукування суцільних заготовок (прутків) та для редукування довгомірних деталей з важкооброблюваних матеріалів та сплавів, наприклад важкого вольфрамового сплаву типу ВНЗ (вольфрам-нікель-залізо), з метою їх деформаційного зміцнення та досягнення необхідних розмірів без зняття стружки. Спосіб холодного пластичного деформування довгомірного прутка включає редукування, а саме тиснення штовхача на торець заготовки-прутка, проштовхуючи її через вхідну конічну, потім через циліндричну калібруючу і далі через вихідну ділянки матриці, що запресована в обоймі. При цьому здійснюють багатоциклове редукування, причому в процесі редукування в кожному циклі заготовку штовхають вперед нередукованою частиною в напрямній перед матрицею, а вже редуковану частину - в напрямній, що є вихідною ділянкою матриці, і далі в напрямній, що розташована за матрицею. При цьому напрям редукування змінюють на протилежний після кожного циклу, змінюючи матрицю і напрямні на матрицю, та напрямні з меншими отворами для редукування. Винахід забезпечує можливість редукування суцільної довгомірної заготовки з відношенням її довжини до діаметра більше 5.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used for multicycle reduction of solid workpieces (rods) and for the reduction of long parts of hard materials and alloys, such as heavy tungsten alloy type university (tungsten-nickel-iron), in order to deform them and achieve the required sizes without chip removal. The method of cold plastic deformation of a long rod includes reduction, namely embossing the pusher on the end of the workpiece-rod, pushing it through the inlet conical, then through the cylindrical gauge and then through the outlet section of the matrix pressed into the holder. In this case, a multi-cycle reduction is performed, and in the reduction process in each cycle the workpiece is pushed forward by the unreduced part in the guide in front of the matrix, and the already reduced part in the guide, which is the source part of the matrix, and then in the guide behind the matrix. The direction of reduction is changed to the opposite after each cycle, changing the matrix and guides to the matrix, and guides with smaller holes for reduction. The invention provides the ability to reduce a continuous long workpiece with a ratio of its length to a diameter greater than 5.

Description

через вхідну конічну, потім через циліндричну калібруючу і далі через вихідну ділянки матриці, що запресована в обоймі. При цьому здійснюють багатоциклове редукування, причому в процесі редукування в кожному циклі заготовку штовхають вперед нередукованою частиною в напрямній перед матрицею, а вже редуковану частину - в напрямній, що є вихідною ділянкою матриці, і далі в напрямній, що розташована за матрицею. При цьому напрям редукування змінюють на протилежний після кожного циклу, змінюючи матрицю і напрямні на матрицю, та напрямні з меншими отворами для редукування. Винахід забезпечує можливість редукування суцільної довгомірної заготовки з відношенням її довжини до діаметра Я більше 5. я й я НТШ й У ие Шд оте ЕВЕТКК Ко вететьthrough the input conical, then through the cylindrical calibrating and then through the output part of the matrix pressed in the holder. At the same time, multi-cycle reduction is carried out, and in the process of reduction, in each cycle, the workpiece is pushed forward with the unreduced part in the guide in front of the matrix, and the already reduced part - in the guide, which is the output section of the matrix, and further in the guide located behind the matrix. At the same time, the direction of reduction is changed to the opposite after each cycle, changing the matrix and guides to a matrix, and guides with smaller holes for reduction. The invention provides the possibility of reducing a solid long workpiece with a ratio of its length to the diameter Я greater than 5.

Б ХО 0 Кен пенB HO 0 Ken pen

ТИ БОКИ и пслансьсься «МЖК аккі іще вс ку лллн ПІЦУ Ка ж 1 х ай ИН вий й ра пити ща хх її КУ дет а - 7 пу і їх | вся и ж ово М ПК ТО мА 9 сет й : ЗХ ще. ох я Б МД ший ! ! ЕYOU SIDES and slanssya "MZHK akki still all ku llln PIZZU Ka same 1 x ay IN viy and rap drink shcha xx her KU det a - 7 pu and them | all the same ovo M PC TO mA 9 set y : ХХ more. Oh, I'm a MD! ! IS

Я ЯI am

! г і їй! Mr. and her

Сх шоShh shh

Фіг. ЗFig. WITH

Винахід належить до галузі машинобудування, а саме до металообробки, і може бути використаний для багатоциклового редукування суцільних заготовок (прутків) та для редукування довгомірних деталей з важкооброблюваних матеріалів та сплавів, наприклад важкого вольфрамового сплаву типу ВНЗ (вольфрам-нікель-залізо), з метою їх деформаційного зміцнення та досягнення необхідних розмірів без зняття стружки.The invention belongs to the field of mechanical engineering, namely to metalworking, and can be used for multi-cycle reduction of solid blanks (bars) and for the reduction of long parts from difficult-to-machine materials and alloys, for example, a heavy tungsten alloy of the VZ type (tungsten-nickel-iron), with the aim of their deformation strengthening and reaching the required dimensions without removing chips.

Відомий спосіб деформаційного зміцнення важкого вольфрамового сплаву за рахунок гарячого екструдукування та пристрій для його здійснення. (Сбопу Х, Рап І, Оіпа Е, опа М,A known method of strain hardening of a heavy tungsten alloy due to hot extrusion and a device for its implementation. (Sbopu X, Rap I, Oipa E, Opa M,

Ниапд ВУ. ЕПесі ої їпобієп сопівпі опо тістовігисійте ап диабві-віаюйс їепбіє ПШпасішге спагасівгівіїс5 ої гаріа!(у пої-ехігидей МУ-Мі-Ре аїПоув. пі. Уоштаї ої Неїтгасіогу Меїа!5 апа НагаNiapd VU. EPesi oi ipobiep sopivpi opo testovigisiyte ap diabvi-viayuys yepbie PShpasishge spagasivgiviis5 oi garia!(u poi-ekhigidei MU-Mi-Re aiPovv. pi. Washtai oi Neitgasiogu Meia!5 apa Naga

МаїетгіаІ5. 2012; 30; Р 71-77.)MaietgiaI5. 2012; 30; R 71-77.)

Відомий спосіб та пристрій для його здійснення показано на фіг. 1.The known method and device for its implementation is shown in fig. 1.

Основним елементом відомого пристрою є матриця, що має конічну західну та циліндричну калібруючи ділянки. Сплав знаходиться в контейнері у вигляді нагрітої до 1150 "С циліндричної заготовки. В контейнері по циліндричній напрямній рухається штовхач (пуансон), на який з силою Е тисне прес. Нагріту заготовку проштовхують штовхачем через конічний отвір матриці.The main element of the known device is a matrix with a conical west and cylindrical calibrating sections. The alloy is in the container in the form of a cylindrical workpiece heated to 1150 "C. In the container, a pusher (punch) moves along a cylindrical guide, which is pressed by the press with a force E. The heated workpiece is pushed through the conical hole of the matrix by the pusher.

Для зменшення тертя використовують змащення - суміш графіту зі склом, нагріту до 450 "С.Lubrication is used to reduce friction - a mixture of graphite and glass, heated to 450 °C.

Перевагою такого способу є можливість досягти за один цикл значної деформації - до 70 95.The advantage of this method is the ability to achieve significant deformation in one cycle - up to 70 95.

Недоліки - значні енергетичні затрати, пов'язані з нагрівом заготовки та обмежені технологічні можливості використання, а також точність одержаної заготовки.Disadvantages - significant energy costs associated with heating the workpiece and limited technological possibilities of use, as well as the accuracy of the obtained workpiece.

Найбільш близьким по технічній суті до заявленого способу є спосіб редукування трубної заготовки, коли заготовку встановлюють на точну круглу оправку, а потім редукують декількома матрицями, що мають вхідну та вихідну конічні ділянки, та циліндричну калібруючу ділянку між ними. Матриці запресовані в обойму та можуть працювати одночасно або послідовно. За допомогою штовхача, що тисне на торець заготовки з силою Р, вона проштовхується через матрицю. (Монченко В.Л. Зффективная технология производства польїх цилиндров.The closest in technical essence to the claimed method is the method of reducing the pipe blank, when the billet is mounted on a precise round mandrel, and then reduced with several matrices having input and output conical sections, and a cylindrical calibration section between them. The dies are pressed into the holder and can work simultaneously or sequentially. With the help of a pusher, which presses on the end of the workpiece with a force P, it is pushed through the matrix. (Monchenko V.L. Effective technology for the production of field cylinders.

М., "Машиностроение", 1980, с.182, рис. 96(2,3)3). Відомий спосіб та пристрій для його здійснення показано на фіг. 2.M., "Mashinostroenie", 1980, p. 182, fig. 96(2,3)3). The known method and device for its implementation is shown in fig. 2.

Редукування заготовки здійснюють в холодному стані. Оправка встановлена та закріплена в пристрої таким чином, що вона є базою для заготовки та співвісна з матрицями та обоймою.Reduction of the workpiece is carried out in a cold state. The mandrel is installed and fixed in the device so that it is the base for the workpiece and is coaxial with the dies and the holder.

Зо Одним з недоліків такого способу є неможливість використати його для редукування суцільнихЗ One of the disadvantages of this method is the impossibility of using it for the reduction of solids

Е -5 «го довгомірних заготовок (прутків), при відношенні довжини прутка до його діаметра а .E -5" of long blanks (rods), with the ratio of the length of the rod to its diameter a.

В основу винаходу поставлена задача забезпечення можливості редукувати суцільну довгомірну заготовку (пруток) з відношенням її довжини до діаметра Я більше 5.The basis of the invention is the task of ensuring the possibility of reducing a continuous long workpiece (bar) with a ratio of its length to the diameter I of more than 5.

Для вирішення цієї задачі у способі холодного пластичного деформування довгомірного прутка, який включає редукування, а саме тиснення штовхача на торець заготовки-прутка, проштовхуючи її через вхідну конічну, потім через циліндричну калібруючу і далі через вихідну ділянку матриці, що запресована в обоймі, згідно з винаходом, редукування багатоциклове, а саме в процесі редукування в кожному циклі заготовку штовхають вперед нередукованою частиною в напрямній перед матрицею, а вже редуковану частину - в напрямній, що є вихідною ділянкою матриці, і далі в напрямній, що розташована за матрицею, причому напрям редукування змінюють на протилежний після кожного циклу, змінюючи і матрицю, і напрямні на матрицю, та напрямні з меншими отворами для редукування.To solve this problem, in the method of cold plastic deformation of a long bar, which includes reduction, namely, pressing a pusher on the end of the billet-bar, pushing it through the input conical, then through the cylindrical calibrating and further through the output section of the matrix pressed in the clamp, according to according to the invention, the reduction is multi-cycle, namely, in the process of reduction, in each cycle, the workpiece is pushed forward by the unreduced part in the guide in front of the matrix, and the already reduced part - in the guide, which is the output section of the matrix, and further in the guide located behind the matrix, and the direction of reduction change to the opposite after each cycle, changing both the matrix and guides to the matrix, and guides with smaller holes for reduction.

Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється, і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Технічні результати досягають за рахунок того, що в процесі редукування нередуковану частину заготовки рухають в напрямній, що розташована перед матрицею, а редуковану частину в напрямній, що розташована позаду матриці, причому вихідну циліндричну ділянку матриці роблять також напрямною для редукованої частини заготовки, сама заготовка має на кінцях циліндричні шипи, на яких базується опорна частина штовхача, а напрям редукування після кожного циклу змінюють на протилежний. Точність співвідношення внутрішнього діаметра вхідної напрямної до на діаметра заготовки ев ; а її довжина 0,7-0,9 довжини заготовки. Після проходження через калібруючу ділянку матриці проредукована заготовка дещо збільшується в діаметрі за рахунок пружного відновлення. Відношення внутрішнього діаметра вихідної циліндричної частини матриці та внутрішнього діаметра вихідної напрямної до діаметра пружно відновленої на проредукованої заготовки - ев,а сумарна довжина вихідної ділянки матриці та вихідної напрямної буде 0,7-0,9, подовженої в результаті редукування заготовки. Наявність напрямних, в тому числі і використання вихідного конуса матриці як напрямної, дозволяє одержати проредуковану заготовку з прямолінійністю, достатньою для редукування в наступному циклі без додаткової механічної обробки, а після останнього циклу, достатньою для механічної обробки при виготовленні виробу. Зміна напрямку редукування після кожного циклу запобігає можливому відлущенню поверхневих шарів заготовки та виникненню тріщин на поверхні.The cause-and-effect relationship between the claimed set of features and the technical results achieved during its implementation is as follows. Technical results are achieved due to the fact that during the reduction process, the unreduced part of the workpiece is moved in the guide located in front of the matrix, and the reduced part in the guide located behind the matrix, and the output cylindrical section of the matrix is also made a guide for the reduced part of the workpiece, the workpiece itself has at the ends are cylindrical spikes on which the support part of the pusher is based, and the direction of reduction is changed to the opposite after each cycle. The accuracy of the ratio of the inner diameter of the input guide to the diameter of the workpiece ev; and its length is 0.7-0.9 of the length of the workpiece. After passing through the calibration section of the matrix, the reduced workpiece slightly increases in diameter due to elastic recovery. The ratio of the inner diameter of the output cylindrical part of the matrix and the inner diameter of the output guide to the diameter of the elastically restored on the reduced workpiece is ev, and the total length of the output part of the matrix and the output guide will be 0.7-0.9, lengthened as a result of the reduction of the workpiece. The presence of guides, including the use of the output cone of the matrix as a guide, allows you to obtain a reduced workpiece with straightness sufficient for reduction in the next cycle without additional mechanical processing, and after the last cycle, sufficient for mechanical processing during the manufacture of the product. Changing the direction of reduction after each cycle prevents possible exfoliation of the surface layers of the workpiece and the appearance of cracks on the surface.

Приклад використання способу холодного пластичного деформування довгомірного прутка в Інституті надтвердих матеріалів НАН України на пристрої для здійснення способу показано на фіг. 3.An example of using the method of cold plastic deformation of a long rod at the Institute of Superhard Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine on the device for implementing the method is shown in fig. 3.

Основна деталь пристрою - матриця 1, яка запресована в обойму 2. Запресування дозволяє матриці виконувати функцію редукування без руйнування, так як обойма не дає можливості матриці 1 розширитись до критичних розмірів, а радіальні сили при редукуванні розподіляються між матрицею 1 та обоймою 2.The main part of the device is the matrix 1, which is pressed into the clamp 2. Pressing allows the matrix to perform the reduction function without destruction, since the clamp does not allow the matrix 1 to expand to critical dimensions, and the radial forces during reduction are distributed between the matrix 1 and the clamp 2.

Заготовку З пропускають у декілька циклів, змінюючи напрям послідовно через декілька матриць (наприклад чотири), в кожній з яких робочий отвір менший, ніж у попередній. В результаті цього заготовка З зміцнюється. При цьому діаметр заготовки зменшується, в порівнянні з початковим на 30 95 і більше, а довжина збільшується на 50 95 і більше.The workpiece C is passed in several cycles, changing the direction sequentially through several matrices (for example, four), in each of which the working hole is smaller than the previous one. As a result, the workpiece C is strengthened. At the same time, the diameter of the workpiece decreases by 30 95 or more, compared to the initial one, and the length increases by 50 95 or more.

В заготовці з'являється текстура, тобто зерна подовжуються в напрямі редукування в декілька раз.A texture appears in the workpiece, that is, the grains are elongated several times in the direction of reduction.

Редукування виконують наступним чином. Змащену заготовку З встановлюють у верхню напрямну 4 таким чином, щоб західна фаска заготовки З опиралась на робочий (вхідний) конус матриці 1. Потім на стакан 5 одягають кришку 6. Штовхач 7 встановлюють в кришку 6 так, щоб напрямна частина заготовки З зайшла в отвір штовхача 7, а його торцева поверхня опиралась на торець заготовки 3. Після цього проводиться редукування за рахунок того, що на верхній торець штовхача 7 тисне рухома частина верхньої плити преса (шток). В процесі редукування проредукована частина заготовки З проходить через вихідну ділянку матриці 1, що є напрямною, та вихідну напрямну 8.Reduction is performed as follows. The lubricated workpiece Z is installed in the upper guide 4 in such a way that the western chamfer of the workpiece Z rests on the working (input) cone of the matrix 1. Then the cover 6 is put on the cup 5. The pusher 7 is installed in the cover 6 so that the guide part of the workpiece C enters the hole of the pusher 7, and its end surface rested on the end of the workpiece 3. After that, reduction is carried out due to the fact that the upper end of the pusher 7 is pressed by the moving part of the upper plate of the press (rod). In the process of reduction, the reduced part of the workpiece C passes through the output section of the matrix 1, which is a guide, and the output guide 8.

Через вікна в опорі 9 можна спостерігати вихід заготовки з матриці 1 та напрямної 8, а такожThrough the windows in the support 9, it is possible to observe the exit of the workpiece from the matrix 1 and the guide 8, as well as

Зо видалити заготовку після виконання процесу редукування. Для переходу до редукування наступною матрицею в заготовці підрізуються здеформовані торці, вона змащується. Після цього заготовка проштовхується через наступну матрицю. В напрямну 4 заготовку З встановлюють в перевернутому стані, тобто штовхач 7 тисне на торець заготовки 3, протилежний попередньому, а напрям редукування зворотний. Напрям редукування необхідно змінювати після кожного циклу.To remove the workpiece after the reduction process. To proceed to reduction with the next matrix, the deformed ends are trimmed in the workpiece, it is lubricated. After that, the workpiece is pushed through the next matrix. In the guide 4, the workpiece C is installed in an inverted state, that is, the pusher 7 presses on the end of the workpiece 3, opposite to the previous one, and the direction of reduction is reversed. The direction of reduction must be changed after each cycle.

Застосування вхідної та вихідної напрямних та особлива геометрія матриці та заготовки дозволяє одержати проредуковану заготовку без пошкоджень, та з прямолінійністю, яка достатня для подальшого редукування без додаткової механічної обробки та з мінімальною механічною обробкою при виготовленні із заготовки виробу. Заготовки, що деформаційно зміцнюють, виготовляють з важкооброблюваних дорогих сплавів. Наприклад, однаковий по масі важкий вольфрамовий сплав в два рази дорожчий, ніж твердий сплав. При редукуванні мірного зразка, на відміну від волочіння не потрібна додаткова частина заготовки для закріплення.The use of input and output guides and the special geometry of the matrix and the workpiece allow to obtain a reduced workpiece without damage and with a straightness that is sufficient for further reduction without additional mechanical processing and with minimal mechanical processing when manufacturing the product from the workpiece. Preforms that are strain-hardened are made from hard-to-machine, expensive alloys. For example, a heavy tungsten alloy of the same weight is twice as expensive as a hard alloy. When reducing a dimensional sample, in contrast to drawing, no additional part of the workpiece is needed for fastening.

Спечена деталь, особливо на перших циклах обробки, має допустиме напруження при розтягу, в декілька раз менше, ніж при стиску, що обмежує можливість волочіння.The sintered part, especially in the first cycles of processing, has an allowable stress in tension, which is several times less than in compression, which limits the possibility of drawing.

Таким чином показаний спосіб редукування дозволяє виготовляти довгомірні з необхідною прямолінійністю заготовки методом редукування прутків, та одночасно деформаційно зміцнювати важкі вольфрамові сплави типу ВНЗ.In this way, the method of reduction shown makes it possible to produce long-dimension blanks with the required straightness by the method of rod reduction, and at the same time to strain-strengthen heavy tungsten alloys of the VNZ type.

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУFORMULA OF THE INVENTION Спосіб холодного пластичного деформування довгомірного прутка, який включає редукування, а саме тиснення штовхача на торець заготовки-прутка, проштовхуючи її через вхідну конічну, потім через циліндричну калібруючу і далі через вихідну ділянки матриці, що запресована в обоймі, який відрізняється тим, що здійснюють багатоциклове редукування, причому в процесі редукування, в кожному циклі, заготовку штовхають вперед нередукованою частиною в напрямній перед матрицею, а вже редуковану частину - в напрямній, що є вихідною ділянкою матриці, і далі в напрямній, що розташована за матрицею, при цьому напрям редукування змінюють на протилежний після кожного циклу, змінюючи матрицю і напрямні на матрицю, та напрямні з меншими отворами для редукування.The method of cold plastic deformation of a long bar, which includes reduction, namely, pressing a pusher on the end of the billet-bar, pushing it through the input conical, then through the cylindrical calibrating and further through the output section of the matrix, which is pressed in the clamp, which is distinguished by the fact that it carries out multi-cycle reduction, and in the process of reduction, in each cycle, the workpiece is pushed forward with the unreduced part in the guide in front of the matrix, and the already reduced part - in the guide, which is the output section of the matrix, and further in the guide located behind the matrix, while the direction of reduction is changed to the opposite after each cycle, changing the matrix and guides to a matrix, and guides with smaller holes for reduction.