SU1741960A1 - Способ пластического структурообразовани и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: обработа металлов давлением , упрочнение заготовок пластическим деформированием без изменени  поперечного сечени . Сущность изобретени : устройство дл  пластического структурообразовани  содержит соосно расположенные в матрице пуансон и контрпуансон. Матрица установлена с возможностью осевого перемещени  и поворота на 180°. Внутренн   полость матрицы выполнена в виде двух соосных каналов одинакового поперечного сечени  и длины. Каналы сопр жены друг с другом участком меньшего поперечного сечени . Размещенную в матрице заготовку пластически деформируют за несколько циклов с сохранением ее поперечного сечени . В процессе деформировани  металл заготовки подвергают одновременно прессованию и осадке в услови х всестороннего сжати . Это достигаетс  путем осевого перемещени  матрицы при неподвижном пуансоне 1 з.п. ф-лы. 3 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к области обработки металлов давлением и может быть использовано в машиностроении.

Известен способ обработки металлов давлением, по которому при осадке каждой заготовки осуществл ют ее проталкивание через деформирующий инструмент последующей заготовкой, при это одновременно осаживают задний конец предыдущей и передний конец последующей заготовок.

Известна конструкци  штампа объемной штамповки, содержаща  пуансон, соос- кый с ним контрпуансон меньшего поперечного сечени , и подвижную в осевом направлении матрицу со ступенчатой внутренней полостью, охватывающей пуансон и контрпуансон

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ пластического структурообразовани  путем обработки металлов простым сдвигом и конструкци  дл  его осуществлени . Конструкци  представл ет собой матрицу, в которой выполнены два пересекающихс  под определенным углом канала, одинакового поперечного сечени , соответствующего сечению заготовки. Дл  обеспечени  всестороннего сжати  конструкци  предусматривает приложение к заготовке усили  противодавлени . Способ пластического структурообразовани  заключаетс  в многократном продавливании заготовки через два пересекающихс  канала . При этом сечение заготовки не измен етс  а пластическа  деформаци 

VI

ю о о

осуществл етс  путем сдвига поперечных слоев заготовки относительно друг друга в области пересечени  каналов, ее снова помещают в первый канал и цикл обработки повтор етс . В каждом последующем цикле обработки заготовке сообщаетс  дополнительна  степень деформации.

Недостатком известного технического решени   вл етс  низка  интенсивность и однородность структурообразовани . Это обусловлено низкой величиной всестороннего сжати  при деформации металла, св занное с низкой прочностью матрицы и односторонностью выдавливани  заготовок . Низка  прочность матрицы обусловлена тем, что сумма давлени  деформации и противодавлени  не должна превышать половины предела текучести ov материала инструмента, так как в противном случае произойдет разрушение матрицы. При этом разность давлений деформации и противодавлени  должна превышать сопротивление деформации Os обрабатываемого металла дл  осуществлени  деформации.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества заготовки путем интенсификации и однородности структурообразовани  металла.

Поставленна  цель достигаетс  способом пластического структурообразовани . включающим многократное деформирование заготовки, с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформировани , при этом деформи- рование в каждом рабочем цикле осуществл ют путем ее выдавливани  с последующей одновременной осадкой выдавленной части заготовки. В каждом последующем цикле деформировани  направление выдавлавани  измен етс  на противоположное относительно направлени  выдавливани  в предыдущем цикле.

Поставленна  цель достигаетс  также и устройством, содержащим силовой привод, матрицу, выполненную с двум  рабочими каналами одинакового поперечного размера и длины, пуансон и контрпуансон. Матрица выполнена бандажированной, подвижной в осевом направлении и установлена с возможностью поворота совместно с пуансоном и контрпуансоном на 180°. Каналы матрицы выполнены соосно и сообщаютс  один с другим участком меньшего поперечного сечени , образующим канал дл  выдавливани . Силовой гидропривод выполнен гидравлическим в виде гидроцилиндра и системы гидроклапанов дл  стравливани  масла. Плунжер гидроцилиндра установлен с возможностью

поочередного взаимодействовани  с пуансоном или контрпуансоном, а корпус с матрицей .

Известна операци  выдавливани , примен ема , как правило, дл  получени  издели  меньшего сечени . Известна операци  осадки, как одна из основных операций ковки . Осуществление выдавливани  с последующей осадкой выдавленного конца одной

0 и той же заготовки  вл етс  неизвестным приемом.

Способ пластического структурообразовани  и устройство дл  его осуществлени  по сн етс  фигурами, где лева  часть

5 фигуры - исходное положение права  часть - конец рабочего цикла.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство , общий вид; на фиг.2 - схема укладки металла в оснастку; на фиг 3 - схема

0 извлечени  металла из оснастки.

Устройство состоит из соосно расположенных пуансона 1 и контрпуансона 2. имеющих одинаковую форму и размеры подвижной в осевом направлении, относи5 тельно пуансонов матрицы 3, котора  имеет внутреннюю ступенчатую полость, состо щую из двух соосных каналов 4 и 5 одинакового поперечного сечени . Каналы сообщаютс  участком меньшего поперечно0 го сечени  6.

Устройство снабжено силовым гидроцилиндром , взаимодействующим с оснасткой. Гидроцилиндр установлен таким образом, что его плунжер 7 расположен над пуансо5 ном 1, а корпус 8 над матрицей 3.

Полость гидроцилиндра 9 над плунжером 7 заполнена рабочей жидкостью и соединена с .двум  трубопроводами 10 и 11 с масл ным баком 12, В трубопровод 1C

0 встроен манометр 13 давлени  и редукционный клапан 14. В трубопровод 11 встроены обратный клапан 15 и насос 16. Матрица помещена в направл ющий корпус 17. К корпусу 17 прикреплены цапфы 18,которые

5 установлены в отверсти  опор 19 с возможностью вращени  в них.

Устройство установлено на гидропресс, при этом контпуансон 2 опираетс  на стол пресса 20, а опоры 19 прикреплены к столу.

0 Корпус 9 силового гидроцилиндра закреплен на подвижной траверсе пресса 21.

Способ и работа устройства осуществл етс  следующим образом,

В исходном состо нии траверса пресса

5 21с установленным на ней гидроцилиндром подн та в крайнее верхнее положение. Плунжер 7 гидроцилиндра опушен в крайнее нижнее положение, полость 9 заполнена рабочей жидкостью. В зависимости от требуемой величины всестороннего сжати 

настраиваетс  редукционный клапан 14. Основна  часть металла заготовки находитс  в канале 5. Рабочий цикл начинаетс  движением траверсы вниз. Плунжер 7 гидроцилиндра упираетс  в пуансон 1. создает всестороннее сжатие металла заготовки, при дальнейшем опускании траверсы 21 корпус 8 гидроцилиндра упираетс  в матрицу 3 и перемещает ее вниз в направл ющем корпусе 17. При этом заготовка из канала 5 перетекает в канал 4, уменьша  поперечное сечение при выходе из канала 5 и увеличива  при входе в канал 4 при неподвижном пуансоне 1. Именно в этот момент и реализуетс  нова  схема деформации прессование-осадка . То есть, прессование осуществл етс  при переходе металла из канала 5 в участок 6, а осадка при переходе металла из участка 6 в канал 4. При движении траверсы вниз происходит вытеснение рабочей жидкости из полости 9. Давление в этой полости равно давлению настройки редукционного клапана 14. Стравливание осуществл ют по трубопроводу 10 в масл ный бак 12. Когда основна  часть металла перейдет в канал 4, траверсу останавливают, поднимают . Рабочий цикл закончен.

Далее, в полость 9 подают рабочую жидкость насосом 16 из бака 12 по трубопроводу 11 через обратный клапан 15, плунжер 7 гидроцилиндра опускаетс  в крайнее нижнее положение. Направл ющий корпус 17 вместе с матрицей 3, пуансонами 1 и 2 и обрабатываемой заготовкой кантуют вокруг горизонтальной оси цапф 18 на 180°. Затем в случае необходимости, рабочий цикл повтор ют . Контроль давлени  рабочей жидкости в полости 9 осуществл ют по манометру 13.

Укладка заготовки в матрицу 3 осуществл етс  следующим образом (фиг.2). Заготовку помещают в канал 5 матрицы 3. Диаметр заготовки при этом чуть меньше диаметра, а длина равна длине канзла 5. Матрицу укладывают в направл ющем корпусе 17 на контрпуансон 2. Рабочим ходом траверсы 21 вниз продавливают небольшую часть заготовки из канала 5 через участок меньшего диаметра 6 в канал 4. Затем уста- навивают пуансон 1 и начинают деформацию заготовки.

Извлечение обработанной заготовки из матрицы 3 осуществл ют после последнего рабочего цикла (фиг.З). Дл  этого извлекают пуансон 1, а вместо контрпуансона 2 устанавливают пуансон 22, имеющий меньший диаметр, чем диаметр узкого участка 6 матрицы 3, а длину достаточную дл  удалени  металла из матрицы 3. Затем рабочим ходом

траверсы 21 заготовка удал етс  из матрицы 3.

Число циклов обработки, а следовательно . и суммарна  степень деформации заготовки завис т от величины всестороннего сжати , которое обеспечивает гидроцилиндр . Следовательно, предлагаемый способ и устройство дл  его осуществлени 

обеспечивает существенное увеличение предельной пластичности металла, а значит и повышение интенсивности и однородности структурообразовани .

П р и м е р. В качестве исходного материала был вз т алюминиевый сплав АД в отожженном состо нии. Предел текучести ат 2,3 кг/мм2, размер зерна а мм. Из данного сплава были выточены заготовки диаметром 5 мм и длиной 60 мм, уложены

в оснастку и продеформированы за дев ть рабочих циклов суммарным интегральным показателем деформации ,13. Интегральна  степень деформации за один цикл составила

i 2ln-& 0.57.

i-,

где FO - площадь поперечного сечени  канала матрицы при do 15 мм;

F n - площадь поперечного сечени  участка меньшего диаметра матрицы d 13 мм. Противодавление обеспечивал гидроцилиндр , настроенный на усилии 15т. Затем металл был отожжен в течение 1,5 мин при 430°С. Величина зерна, после пластической

деформации и отжига составила 10 мм. Предел текучести составил ат 23 кг/мм. Изобретение позвол ет получать качественно новое структурное состо ние заготовки - микрокристаллическое или

аморфное, что в сочетании с последующей термообработкой обеспечивает качественный скачок свойств материала.

Claims (2)

1. Способ пластического структурообразовани . включающий многократное деформирование заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформировани  отличающийс  тем, что. с целью повышени 

качества заготовок путем интенсификации и однородности структурообразовани  металла , деформирование заготовки в каждом цикле осуществл ют путем ее выдавливани  с последующей одновременной осадкой

выдавленной части заготовки, при этом в каждом последующем цикле деформировани  направление выдавливани  измен ют на противоположное относительно направлени  выдавливани  в предыдущем цикле.

2. Устройство дл  пластического струк- турообразовани , содержащее силовой привод, матрицу, выполненную с двум  рабочими каналами одинакового поперечного сечени  и длины, пуансон и контрпуансон, отличающеес  тем, что матрица выполнена подвижной в осевом направлении и установлена с возможностью поворота совместно с пуансоном и контрпуансоном на

180°, каналы матрицы расположены соосно и сообщены один с другим участком меньшего поперечного сечени , образующим канал дл  выдавливани , а силовой привод выполнен гидравлическим в виде цилиндра, плунжер которого установлен с возможностью поочередного взаимодействи  с пуансоном или контрпуансоном, а корпус - с матрицей.

.Z- --,

20

di

7 /Я/ / У /1

Рс,г /

Л

19

г г