ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

штамп для углового прессования

Классы МПК:B21J13/02 штампы или принадлежности для них
B21J5/06 для выполнения особых операций 
C22F1/00 Изменение физической структуры цветных металлов или их сплавов термообработкой или горячей или холодной обработкой
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-17
публикация патента:

Изобретение относится к обработке давлением металлов и сплавов и может быть использовано при получении изделий с повышенными механическими свойствами за счет образования мелкозернистой и однородной структуры. Штамп для углового прессования содержит бандаж, пуансон и матрицу. Матрица имеет параллельно расположенные приемный и выходной каналы. Упомянутые каналы выполнены с геометрически идентичными поперечными сечениями и соединены между собой промежуточным каналом. Промежуточный канал расположен под углом наклона 120° штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 135° к приемному и выходному каналам. Сечение промежуточного канала по всей его длине в плоскости, перпендикулярной осям приемного и выходного каналов, геометрически идентично поперечному сечению упомянутых каналов. В результате при течении металла через промежуточный канал обеспечивается создание дополнительных напряжений сжатия и растяжения, что позволяет повысить интенсивность образования мелкозернистой структуры и уровень механических характеристик. 5 ил., 1 табл. штамп для углового прессования, патент № 2509621

Рисунки к патенту РФ 2509621

штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621

Изобретение относится к области обработки давлением металлов и сплавов, преимущественно алюминиевых, медных, титановых и предназначено для получения изделий с повышенными механическими свойствами за счет более интенсивного фрагментирования структур с образованием мелкозернистой, однородной структуры материала изделий.

Из уровня техники известно устройство для равноканального углового прессования в виде матрицы, выполненной с тремя пересекающимися каналами. В процессе осуществления данного способа заготовку подвергают сдвиговой деформации путем перемещения по промежуточному каналу, форма которого геометрически идентична форме приемного и выходного каналов (RU 2181314 С2, 20.04.2002).

Недостатком известного устройства является низкая интенсивность структурообразования, недостаточная однородность получаемых структур.

Наряду с этим известно устройство для прессования с сужающимся участком матрицы в виде уступа в центре единственного канала (Грешнов В.М. «Некоторые конструктивные схемы кузнечно-прессового оборудования для новых технологических процессов обработки металлов давлением», сб. научных трудов конгресса «Кузнец-2008»: «Состояние, проблемы и перспективы развития кузнечно-прессового машиностроения, - кузнечно-штамповочного производства и обработки металлов давлением - основы машиностроительного комплекса и национальной безопасности России», Рязань, ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ», 2008, с.176-180).

Недостатком известного устройства является ограниченность применения для проработки структуры крупных слитков с последующим их использованием в качестве заготовок под штамповку или прокатку для получения промышленного металла; проработки компактов из порошков для снижения остаточной пористости. В том и другом случаях интенсивность проработки структур низкая.

Наиболее близким, известным из уровня техники решением по технической сути и назначению по отношению к предлагаемому является штамп для равноканального углового прессования, содержащий бандаж, пуансон и матрицу, по меньшей мере, с тремя пересекающимися приемным, промежуточным и выходным каналами. Приемный и выходной каналы имеют идентичные квадратные сечения. Промежуточный канал выполнен винтовым (RU 2440210 С1, 20.01.2012).

К недостаткам указанного штампа следует отнести отсутствие дополнительно создаваемых деформаций сжатия в промежуточном канале и деформаций растяжения на выходе из промежуточного канала, существенно влияющих на интенсивность накопления деформаций, а значит, и дополнительное измельчение структуры.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в повышении интенсивности образования мелкозернистой структуры и уровня механических характеристик материала изделий путем создания дополнительных напряжений сжатия и растяжения при течении металла через промежуточный канал. За счет этого в металле накапливаются дополнительные деформации, способствующие не только повышению механических свойств, но и получению более однородной структуры.

Указанный технический результат достигается тем, что посредством того, что штамп для углового прессования содержит бандаж, пуансон и матрицу с приемным и выходным каналами, расположенными параллельно и выполненными в поперечном сечении геометрически идентичными, соединенными между собой промежуточным каналом под углом штамп для углового прессования, патент № 2509621 , согласно изобретению промежуточный канал выполнен таким образом, что сечение по всей его длине, в плоскости, перпендикулярной осям приемного и выходного каналов, геометрически идентично поперечному сечению приемного и выходного каналов, при этом угол наклона составляет 120°штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 135°.

Сечения в плоскости, перпендикулярной оси промежуточного канала, уменьшаются до размера b=a×k по высоте (а - параметр, определяющий ширину приемного и выходного каналов; штамп для углового прессования, патент № 2509621 - коэффициент, зависящий от угла пересечения каналов штамп для углового прессования, патент № 2509621 ). Необходимость введенных ограничений по углу пересечения каналов объясняется следующим. Из уровня техники известно, что при геометрической идентичности поперечного сечения всех каналов и углах 90°штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 120° происходит наиболее интенсивное измельчение структуры, также при углах штамп для углового прессования, патент № 2509621 >110° обеспечивается отсутствие жестких зон. Однако при реализации заявленного изобретения при углах штамп для углового прессования, патент № 2509621 <120° размер b промежуточного канала уменьшается более чем на 50%, что существенно затрудняет течение металла, а при углах штамп для углового прессования, патент № 2509621 >135° деформации простого сдвига изменяются на изгиб, при котором измельчение структуры незначительно или отсутствует.

Для межосевого расстояния S приемного и выходного каналов целесообразно назначать значения в диапазоне штамп для углового прессования, патент № 2509621 для ограничения длины промежуточного канала, что снижает силы трения при прохождении заготовки. Матрица выполнена составной.

Изобретение поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 схематично изображен штамп для углового прессования;

- на фиг.2 показана 3-D модель каналов матрицы;

- на фиг.3 - три пересекающихся канала матрицы с основными параметрами;

- на фиг.4 - сечение А-А промежуточного канала;

- на фиг.5 - поперечное сечение Б-Б промежуточного канала.

Заявленный штамп содержит бандаж 1 (см. фиг.1), в который запрессованы две полуматрицы 2 и 3. В полуматрицах выполнены приемный канал 4, промежуточный канал 5 и выходной канал 6. Приемный и выходной каналы (4 и 6) расположены параллельно и выполнены в поперечном сечении геометрически идентичными. Промежуточный канал 5, соединяющий приемный и выходной каналы (4 и 6) под углом 9, выполнен таким образом, что сечение А-А (см. фиг.4) по всей его длине в плоскости, перпендикулярной осям приемного и выходного каналов (4 и 6), остается геометрически идентичным поперечному сечению приемного и выходного каналов (4 и 6). Сечение Б-Б (см. фиг.5) в плоскости, перпендикулярной оси промежуточного канала 5, уменьшается до размера b=a×k по высоте (а - параметр, определяющий ширину приемного и выходного каналов; штамп для углового прессования, патент № 2509621 - коэффициент, зависящий от угла пересечения каналов штамп для углового прессования, патент № 2509621 ).

Заготовка 7 из необходимого сплава устанавливается в приемном канале 4, высота которого L1 (см. фиг.1), и проталкивается пуансоном 8 в промежуточный канал 5. Полуматрицы 2 и 3 фиксируются относительно друг друга штифтами 9. Бандаж 1 выполнен асимметричным с целью обеспечения соосности прикладываемой нагрузки и оси симметрии штампа. Пуансон 8 выполнен так, что его сечение идентично сечению приемного канала 4.

Заявленный штамп для углового комбинированного прессования работает следующим образом.

На поверхность металлической заготовки 7 высотой (0,7-0,8)×L1 и на рабочую поверхность пуансона 8 наносят слой технологической смазки. Затем заготовку 7 с нанесенной технологической смазкой помещают в приемный канал 4 до соприкосновения ее нижнего торца с местом пересечения приемного и промежуточного каналов (4 и 5). После чего пуансон 8 вводят в приемный канал 4 до соприкосновения с верхним торцом исходной заготовки 7. Деформация происходит постепенным проталкиванием заготовки 7 пуансоном 8 в промежуточный канал 5. При течении металла через промежуточный канал 5 заготовка 7 подвергается дополнительным деформациям сжатия. Для последующего продавливания заготовки 7 в выходной канал 6 используют следующую заготовку (на чертеже не показана), идентичную заготовке 7. При этом каждая заготовка испытывает два цикла деформации простого сдвига, а именно: при вхождении заготовки 7 из приемного канала 4 в промежуточный канал 5 и перетекании металла из промежуточного канала 5 в выходной канал 6, а также дополнительные деформации сжатия и растяжения при выдавливании заготовки 7 через промежуточный канал 8, в котором сечение заготовки 7 в одном из направлений сначала уменьшается до размера b, а при дальнейшем проталкивании через выходной канал 5 заготовка 7 приобретает первоначальные размеры поперечного сечения а. Заполнение выходного канала 6 металлом, вытесняемым из промежуточного канала 5, происходит за счет противодавления, создаваемого со стороны предыдущей заготовки, находящейся в матрице, силами контактного трения и сопровождается сообщением заготовке 7 дополнительной деформации растяжения.

Таким образом, изделие подвергается двум актам деформации простым сдвигом и дополнительным двум актам знакопеременной деформации сжатия и растяжения, за счет чего повышается интенсивность образования мелкозернистой структуры металла заготовки, а также повышается однородность получаемых структур и, как следствие, повышаются механические характеристики материала.

В таблице 1 охарактеризованы конкретные значения угла пересечения каналов 9 из принятого диапазона, соответствующие значения коэффициента k, процент уменьшения размера промежуточного канала по сравнению с параметром а и процент повышения мелкозернистости и однородности получаемой структуры.

Таблица 1
Угол пересечения каналовКоэффициент Уменьшение размера канала Повышение мелкозернистости и однородности структуры
штамп для углового прессования, патент № 2509621 k% %
градус радианштамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621
120 2,0940,50050,0 20-25
125 2,1820,574 42,615-20
1302,2690,643 35,710-17
1352,356 0,70729,37-12

Из вышесказанного следует, что совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - повышение интенсивности фрагментирования структур, однородности получаемых структур при одновременном повышении механических характеристик.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки давлением металлов и сплавов, преимущественно алюминиевых, медных, титановых, и предназначен для получения изделий с повышенными механическими свойствами за счет более интенсивного фрагментирования структур с образованием мелкозернистой, однородной структуры материала изделий;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Штамп для углового прессования, содержащий бандаж, пуансон и матрицу с параллельно расположенными приемным и выходным каналами, которые выполнены с геометрически идентичными поперечными сечениями и соединены между собой промежуточным каналом, расположенным под углом наклона штамп для углового прессования, патент № 2509621 к приемному и выходному каналам, отличающийся тем, что промежуточный канал по всей длине выполнен с сечением в плоскости, перпендикулярной осям приемного и выходного каналов, геометрически идентичным поперечному сечению упомянутых приемного и выходного каналов, при этом угол наклона штамп для углового прессования, патент № 2509621 промежуточного канала составляет 120° штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 штамп для углового прессования, патент № 2509621 135°.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2509621

patent-2509621.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B21J13/02 штампы или принадлежности для них

Патенты РФ в классе B21J13/02:
способ и устройство для изготовления крупногабаритных ребристых панелей -  патент 2523158 (20.07.2014)
штамп для открытой объемной штамповки поковок -  патент 2521929 (10.07.2014)
инструмент для компактирования шихтовых материалов -  патент 2519710 (20.06.2014)
способ пластического структурообразования металлов и устройство для его осуществления (варианты) -  патент 2515705 (20.05.2014)
поводковый центр радиально-обжимной машины -  патент 2514246 (27.04.2014)
подвесной боек -  патент 2507023 (20.02.2014)
способ обработки заготовки деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления -  патент 2506139 (10.02.2014)
способ и устройство для штамповки лопаток -  патент 2501626 (20.12.2013)
четырехбойковое ковочное устройство -  патент 2501625 (20.12.2013)
устройство и способ штамповки-выдавливания -  патент 2498871 (20.11.2013)

Класс B21J5/06 для выполнения особых операций 

Патенты РФ в классе B21J5/06:
способ получения алюминиевого композиционного материала с ультрамелкозернистой структурой -  патент 2529609 (27.09.2014)
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
способ обработки металлов и сплавов (варианты) и устройство для его осуществления -  патент 2528296 (10.09.2014)
способ равноканального углового прессования металла с применением во время деформации электропластического эффекта и ультразвука -  патент 2525966 (20.08.2014)
способ углового прессования -  патент 2519697 (20.06.2014)
способ обработки заготовки деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления -  патент 2506139 (10.02.2014)
способ получения ультрамелкозернистых структур прокаткой -  патент 2487960 (20.07.2013)
линия штамповки изделий из цилиндрических реозаготовок -  патент 2481171 (10.05.2013)
способ сферодинамической обработки инструмента для сферодвижной штамповки -  патент 2475328 (20.02.2013)
способ равноканального углового прессования заготовки -  патент 2475319 (20.02.2013)

Класс C22F1/00 Изменение физической структуры цветных металлов или их сплавов термообработкой или горячей или холодной обработкой

Патенты РФ в классе C22F1/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
упрочненная структура титанового сплава для применения в зубчатых колесах трансмиссий -  патент 2529322 (27.09.2014)
способ изготовления заготовок из титана -  патент 2529131 (27.09.2014)
способ обработки металлов и сплавов (варианты) и устройство для его осуществления -  патент 2528296 (10.09.2014)
способ равноканального углового прессования металла с применением во время деформации электропластического эффекта и ультразвука -  патент 2525966 (20.08.2014)
способ изготовления листов и плит из алюминиевых сплавов -  патент 2525953 (20.08.2014)
способ формирования микроструктуры эвтектического al-si сплава -  патент 2525872 (20.08.2014)
сплав на основе алюминида титана и способ обработки заготовок из него -  патент 2525003 (10.08.2014)
способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава fe-ni-co-al-ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением -  патент 2524888 (10.08.2014)
способ изготовления продукта-плиты из алюминиевого сплава с низкими уровнями остаточного напряжения -  патент 2524291 (27.07.2014)


Наверх