Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ пластического структурообразования металлов и устройство для его осуществления (варианты)

Классы МПК:B21J5/00 Особые способы и устройства для ковки или прессования
B21J13/02 штампы или принадлежности для них
C21D7/02 холодной обработкой 
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-12
публикация патента:

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением и предназначена для получения равноосной ультрамелкодисперсной структуры при обработке заготовок из малопластичных материалов, в том числе спеченных порошковых заготовок. Заготовку подвергают закрытой осадке в канале матрицы и двухстороннему выдавливанию. Выдавливание осуществляют в верхнюю и нижнюю клиновые полости, образованные верхним и нижним клиновыми пуансонами. Затем упомянутые пуансоны извлекают из канала матрицы и поворачивают вокруг оси на угол 180°. Посредством этих пуансонов производят следующее нагружение заготовки с заполнением верхней и нижней клиновых полостей с другой стороны. Цикл повторяют, после чего клиновые пуансоны заменяют на пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки. Производят закрытую осадку с приданием заготовке первоначальной формы. Клиновые пуансоны и канал матрицы имеют круглую или прямоугольную форму. В результате исключается образование в заготовке трещин, пустот, складок и зажимов и обеспечивается повышение стойкости и работоспособности устройства. 3 н.п. ф-лы, 7 ил. способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705

Рисунки к патенту РФ 2515705

способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705 способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705 способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705 способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705 способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705 способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705 способ пластического структурообразования металлов и устройство   для его осуществления (варианты), патент № 2515705

Способ пластического структурообразования металлов и устройство для его осуществления относятся к обработке металлов давлением и предназначены для получения равноосной ультрамелкодисперсной структуры при обработке заготовок из малопластичных материалов, в том числе спеченных порошковых заготовок с отсутствием в заготовке трещин, пустот, складок и зажимов, а также повышения стойкости и работоспособности устройства.

Известны способ и устройство для структурообразования металлов путем деформации металлической заготовки осадкой с кручением [1]. Способ осуществляется следующим образом: заготовку устанавливают на неподвижную нижнюю плиту пресса, затем ее подвергают воздействию верхней плиты пресса, двигающейся на заготовку, которая (плита) осуществляет одновременно поступательное движение, производя осадку заготовки и вращательное движение - кручение заготовки.

Известны способ и устройство для структурообразования металлов прокаткой их между двумя и более гладкими валками большого диаметра [2]. Способ осуществляется следующим образом: заготовку подают в пространство между двумя гладкими вращающимися валками, она захватывается ими и подвергается прокатке между ними, т.е. уменьшению одного размера за счет увеличения других двух. Если требуется, то заготовку подвергают повторной прокатке между валками, установленными с меньшим зазором, для дальнейшего снижения размера заготовки.

Известны способ и устройство для структурообразования металлов при равноканальном угловом прессовании, при этом устройство содержит узел для деформирования, имеющий два сообщающихся канала, в одном из которых размещается заготовка, и узел для нагружения, при помощи которого проталкивают заготовку во второй канал, при этом каналы узла для деформирования расположены под углом один к другому и имеют одинаковые диаметры, равные диаметру заготовки [3].

Известны способ и устройство для структурообразования металлов при деформации по схеме "песочные часы", при котором цилиндрическую металлическую заготовку в холодном состоянии подвергают прямому выдавливанию и осадке в несколько циклов [4]. Способ включает многократное деформирование заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформирования, при этом деформирование заготовки в каждом цикле осуществляют путем ее выдавливания с последующей одновременной осадкой выдавленной части заготовки, при этом в каждом последующем цикле деформирования направление выдавливания изменяют на противоположное относительно направления выдавливания в предыдущем цикле.

Недостатками известного способа являются обработка заготовок из металла небольших размеров и сравнительно малые степени деформации за цикл.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ структурообразования, заключающийся в том, что для пластического структурообразования сначала производят закрытую осадку цилиндрической металлической заготовки, а затем осуществляют последовательно обратное и прямое выдавливание с одного торца заготовки. Производят требуемое количество циклов такого нагружения. После этого процесс повторяют с другого торца заготовки [5].

Недостатками известного способа являются неблагоприятная схема напряженного состояния, не позволяющая структурировать малопластичные материалы вследствие их разрушения, образование полосчатости микроструктуры и текстуры деформации при любом количестве циклов деформации за счет течения металла только в радиальном и осевом направлении, а также не исключено образование трещин, пустот, складок и зажимов.

Прототипом устройства для осуществления способа является устройство для пластического структурообразования, содержащее две матрицы и пуансоны, в котором один из пуансонов выполнен полым с закругленной внутренней кромкой с одного торца и внутри которого расположен второй пуансон, снабжено плитой с шероховатой поверхностью, на которой установлена матрица, внутри которой расположена заготовка [5].

Данное устройство не обеспечивает равномерной деформации по всему объему заготовки, а следовательно, и получения однородной равноосной структуры, а также не исключает образования трещин, пустот, складок и зажимов. Кроме этого, устройство содержит два пуансона, сопрягаемых с зазором, затекание металла в который неизбежно приводит к расклиниванию пуансонов, их поломке и проблемам с извлечением их из канала матрицы.

Задачей изобретения является получение равноосной ультрамелкодисперсной структуры при обработке заготовок из малопластичных материалов, в том числе спеченных порошковых заготовок, с отсутствием в заготовке трещин, пустот, складок и зажимов, а также повышение стойкости и работоспособности устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в способе пластического структурообразования металлов, включающем закрытую осадку заготовки в канале матрицы и выдавливание, в соответствии с изобретением осуществляют двухстороннее выдавливание заготовки в верхнюю и нижнюю клиновые полости, образованные верхним и нижним клиновыми пуансонами, после чего упомянутые верхний и нижний клиновые пуансоны извлекают из канала матрицы, поворачивают вокруг оси на угол 180°, посредством них производят следующее нагружение заготовки с заполнением верхней и нижней клиновых полостей с другой стороны и цикл повторяют, после чего клиновые пуансоны заменяют на пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки, и производят закрытую осадку с приданием заготовке первоначальной формы.

Устройство для пластического структурообразования металлов по первому варианту выполнения содержит матрицу с каналом и верхний и нижний клиновые пуансоны круглой формы, выполненные с возможностью образования в канале матрицы верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания в них заготовки, поворота вокруг оси на угол 180° после извлечения из канала матрицы и образования расположенных с другой стороны верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания заготовки, а также пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки, выполненные с возможностью размещения в канале матрицы после извлечения из него верхнего и нижнего клиновых пуансонов, при этом матрица выполнена с каналом круглой формы.

Устройство для пластического структурообразования металлов по второму варианту выполнения содержит матрицу с каналом и верхний и нижний клиновые пуансоны прямоугольной формы, выполненные с возможностью образования в канале матрицы верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания в них заготовки, поворота вокруг оси на угол 180° после извлечения из канала матрицы и образования расположенных c другой стороны верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания заготовки, а также пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки, выполненные с возможностью размещения в канале матрицы после извлечения из него верхнего и нижнего клиновых пуансонов, при этом матрица выполнена с каналом прямоугольной формы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 показаны два варианта формы канала матрицы (прямоугольная и круглая) и заготовка. На фиг.3 показано конечное положение процесса двухстороннего выдавливания в верхнюю и нижнюю клиновые полости, на фиг.4 - положение пуансонов и заготовки после поворота пуансонов на 180 градусов перед началом следующего нагружения, на фиг.5 - показано конечное положение заготовки и пуансонов после поворота, на фиг.6 - показано начало процесса закрытой осадки пуансонами с торцевой поверхностью перпендикулярной оси заготовки, на фиг.7 - показан процесс закрытой осадки для придания заготовке первоначальной формы.

Устройство для осуществления способа содержит бандажированную обоймой 2 матрицу 4, стоящую на плите 1, верхний (круглый или прямоугольный) клиновой пуансон 6, нижний (круглый или прямоугольный) клиновой пуансон 3.

Процесс закрытой осадки, схема которого показана на фиг.6 и 7, является финишной операцией, которая осуществляется по необходимости для придания заготовке 5 первоначальной формы после необходимого цикла деформаций.

В процессе выдавливания в клиновую полость создается благоприятная схема напряженного состояния всестороннего сжатия, что позволяет структурировать малопластичные материалы, в том числе спеченные порошковые заготовки.

Способ осуществляется следующим образом.

Металлическая заготовка 5 сначала подвергается закрытой осадке в прямоугольном или круглом канале матрицы. Затем силой Р производится двухстороннее выдавливание в клиновые полости, образованные верхним и нижним (круглым или прямоугольным) клиновыми пуансонами (фиг.3), после чего пуансоны извлекают, поворачивают вокруг оси на угол 180 градусов (фиг.4) и производят новое нагружение заготовки с заполнением верхней и нижней клиновых полостей (фиг.5) с другой стороны. После проведения необходимого числа циклов деформации заготовки клиновые пуансоны заменяют на пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки (фиг.7), и производят закрытую осадку для придания заготовке первоначальной формы.

Источники информации

1. Субич В.Н., Демин В.А., Шестаков НА., Власов А.В. Штамповка с кручением. М., МГИУ, 2008. - 389 с.

2. Ковка и штамповка: Справочник. В 4 т. / Ред. совет: Е.И.Семенов (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1986. - Т.2. Горячая штамповка / Под ред. Е.И.Семенова, 1986. 592 с., ил., с.387.

3. А.С. 492780 СССР, МКИ 3 G01N 3/00. Устройство для упрочнения материала давлением / В.М.Сегал, В.Я.Щукин (СССР). - 1924516/25-28: Заявлено 11.06.73. Опубл. 23.02.76. Бюл. 43.

4. А.С. 1741960 СССР, МКИ 4 B23J 5/00. Способ пластического структурообразования и устройство для его реализации / Амиров М.Г., Грешнов В.М., Голубев О.В., Лавриненко Ю.А. Заявка 4763954/25-27 от 4.12.89, опубл. 22.02.92, бюл. 23.

5. Патент РФ № RU 2189883 С1, МКИ 7 B21J 5/00, 13/02, C21D 7/02. Способ пластического структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления / Шибаков В.Г., Гончаров С.И., Мухин М.В.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ пластического структурообразования металлов, включающий закрытую осадку заготовки в канале матрицы и выдавливание, отличающийся тем, что осуществляют двухстороннее выдавливание заготовки в верхнюю и нижнюю клиновые полости, образованные верхним и нижним клиновыми пуансонами, после чего упомянутые верхний и нижний клиновые пуансоны извлекают из канала матрицы, поворачивают вокруг оси на угол 180°, посредством них производят следующее нагружение заготовки с заполнением верхней и нижней клиновых полостей с другой стороны и цикл повторяют, после чего клиновые пуансоны заменяют на пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки, и производят закрытую осадку с приданием заготовке первоначальной формы.

2. Устройство для пластического структурообразования металлов, содержащее матрицу с каналом и пуансоны, отличающееся тем, что оно содержит верхний и нижний клиновые пуансоны круглой формы, выполненные с возможностью образования в канале матрицы верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания в них заготовки, поворота вокруг оси на угол 180° после извлечения из канала матрицы и образования расположенных с другой стороны верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания заготовки, и пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки, выполненные с возможностью размещения в канале матрицы после извлечения из него верхнего и нижнего клиновых пуансонов, при этом матрица выполнена с каналом круглой формы.

3. Устройство для пластического структурообразования металлов, содержащее матрицу с каналом и пуансоны, отличающееся тем, что оно содержит верхний и нижний клиновые пуансоны прямоугольной формы, выполненные с возможностью образования в канале матрицы верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания в них заготовки, поворота вокруг оси на угол 180° после извлечения из канала матрицы и образования расположенных c другой стороны верхней и нижней клиновых полостей для двухстороннего выдавливания заготовки, и пуансоны с торцевой поверхностью, расположенной перпендикулярно оси заготовки, выполненные с возможностью размещения в канале матрицы после извлечения из него верхнего и нижнего клиновых пуансонов, при этом матрица выполнена с каналом прямоугольной формы.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2515705

patent-2515705.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B21J5/00 Особые способы и устройства для ковки или прессования

Патенты РФ в классе B21J5/00:
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 и устройство для изготовления крупногабаритных ребристых панелей -  патент 2523158 (20.07.2014)
способ углового прессования -  патент 2519697 (20.06.2014)
штамп для углового прессования -  патент 2509621 (20.03.2014)
способ изготовления штампованных поковок -  патент 2509620 (20.03.2014)
способ обработки заготовки деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления -  патент 2506139 (10.02.2014)
способ исследования течения металла при горячей объемной штамповке изделий -  патент 2506138 (10.02.2014)

Класс B21J13/02 штампы или принадлежности для них

Класс C21D7/02 холодной обработкой 

Патенты РФ в классе C21D7/02:
холоднодеформируемая сталь повышенной прочности и состоящее из нее плоское изделие -  патент 2524027 (27.07.2014)
способ прокатки с применением одноцилиндрового толкаемого валка, устройство для его осуществления и изделия, изготовленные по данному способу -  патент 2493265 (20.09.2013)
способ повышения сопротивления усталости конструкционных металлических материалов -  патент 2471002 (27.12.2012)
способ пластического структурообразования кристаллических материалов и устройство для его осуществления -  патент 2458756 (20.08.2012)
способ покрытия металлических поверхностей -  патент 2394862 (20.07.2010)
способ динамической обработки материалов -  патент 2283717 (20.09.2006)
способ изготовления подвергаемых холодной обработке изделий из металлического сплава (варианты) -  патент 2245760 (10.02.2005)
способ пластического структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления -  патент 2189883 (27.09.2002)
способ упрочнения металлических заготовок -  патент 2092608 (10.10.1997)
способ упрочнения металлов -  патент 2051185 (27.12.1995)

Наверх