РААБ, Георгий Иосифович (yл. Авроры, д. 5/1 А кв. 25, Уф, 2 Ufa, RU)
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ул. К. Маркса, 12 Уф, 0 Ufa, RU)
RAAB, Georgij Iosifovich (ul. Avrory, 5/1A-25Ufa, 2, 45009, RU)
формула изобретения
способ получения длинномерных ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением, включающий деформацию исходной заготовки путем приложения тянущей силы через две расположенные последовательно конические волоки с возможностью их вращения, отличающийся тем, что волоки располагают таким образом, что создают непрерывный конусный канал деформации, причем вращением волоки обеспечивают дополнительную деформацию сдвигом путем заданного эксцентриситета осей симметрии заготовки на входе и выходе канала деформации относительно оси вращения, образованного конусным каналом волок.
2. способ по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивают встречное вращение обеих волок.
3. способ по п. 2, отличающийся тем, что обеспечивают циклическое вращение волок в 1/2 оборота.
4. способ по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивают вращение одной из волок. |
способ получения длинномерных ультрамелкозернистых полуфабрикатов
изобретение относится к обработке металлов давлением, может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении при изготовлении длинномерных металлических заготовок, например, прутков и проволоки с ультрамелкозернистой (умз) структурой материала, обладающих улучшенными физико-механическими свойствами.
известно, что измельчение структуры металла до ультрамелкозернистого состояния методами интенсивной пластической деформации приводит к существенному улучшению физико-механических свойств заготовки (р.з. валиев, и.в. александров. объемные наноструктурные металлические материалы. - M.: икц «Aкaдeмкнигa», 2007. - 398 с).
широко известны способы получения ультрамелкозернистых заготовок путем равноканального углового прессования. например, в соответствии с патентом рф JY2 2277991, мпк B21J5/00, опубл. 20.06.2006 г., способ получения ультрамелкозернистых заготовок включает интенсивную пластическую деформацию заготовки в вертикальном и горизонтальном каналах с перемещением заготовки в последнем с подпором из пластичного материала. усилие подпора регулируют изменением сопротивления деформированию пластичного материала. изменение сопротивления деформированию пластичного материала осуществляют его нагреванием и охлаждением. вытекание пластичного материала на выходе горизонтального канала осуществляют ступенчато с разным значением поперечного сечения. в результате обеспечивается повышение качества заготовок и снижение трудоемкости регулировки усилия подпора.
однако известный способ обработки металлов не позволяет получать длинномерные заготовки с умз структурой материала в связи с техническими сложностями реализации процесса, связанными с необходимостью созда-
заменяющий лист (правило 26)
ния высоких сил прессования и обеспечения стойкости оснастки.
известен способ получения длинномерных умз заготовок с использованием равноканального углового прессования по схеме «Koнфopм». однако данная схема требует создания специального оборудования и обладает недостаточной производительностью обработки (патент сша JVb 7.152.448 B21C23/00, опубл. 26.12.2006 г.).
для обработки длинномерных заготовок, таких как проволока, чаще всего используют волочение. известен способ волочения (патент рф JN° 2043799, мпк B21с 1/00, опубл. 20.09.1995 г.), в соответствии с которым заготовку перед входом в очаг деформации отклоняют от оси волочения, образуя петлю. к петле прилагают вращение вокруг оси приложения тянущего усилия, а участку заготовки в виде петли сообщают дополнительное вращение вокруг своей оси. способ позволяет снизить усилие волочения и таким образом повысить производительность и стойкость волок. но он не обеспечивает дополнительного улучшения механических свойств длинномерных металлических заготовок.
наиболее близким к предложенному является способ обработки заготовок в конических волоках. способ включает протягивание заготовки через ряд расположенных последовательно волок с одновременным вращением одной или нескольких волок. вращение очередной волоки осуществляют перед деформацией заготовки в невращающейся волоке, после которой приложена тянущая сила, или перед приложением тянущей силы, после чего осуществляют протягивание через невращающуюся волоку (патент рф JNь 2252091, мпк B21с 1/00, опубл. 20.05.2005 г.)
однако данный способ не позволяет увеличить уровень накопленной деформации за один цикл обработки и является неэффективным для дополнительного измельчения структуры материала и соответственно - повышения его механических свойств.
задачей изобретения является получение качественно нового повы-
шенного комплекса механических свойств в длинномерных заготовках с низкими затратами на их производство за счет формирования умз структуры и использования стандартного металлургического оборудования.
поставленная задача достигается способом получения умз полуфабрикатов волочением со сдвигом, включающим деформацию исходной заготовки путем приложения тянущей силы через две расположенные последовательно конические волоки с возможностью их вращения, в котором в отличие от прототипа волоки располагают таким образом, что создают непрерывный конусный канал деформации, причем вращением волоки обеспечивают дополнительную деформацию сдвигом путем заданного эксцентриситета осей симметрии заготовки на входе и выходе канала деформации относительно оси вращения, образованного конусным каналом волок.
кроме того, согласно способу обеспечивают встречное вращение обеих волок.
кроме того, согласно способу обеспечивают циклическое вращение волок в 1/2 оборота.
кроме того, согласно способу обеспечивают вращение одной из волок.
предложенное изобретение позволяет создать в процессе относительного вращения волок за счет образованного эксцентриситета сдвиговую схему деформации, которая, как известно, приводит к наиболее эффективному измельчению исходной структуры. также в процессе волочения за счет приложенной тянущей силы реализуется схема деформации растяжением, возникающая при редукции с большего диаметра на меньший. совмещение схем деформации сдвига и растяжения обеспечивает немонотонную интенсивную деформацию в процессе обработки, что также повышает эффективность измельчения структуры.
существо изобретения поясняется чертежом, где изображена схема обработки длинномерных полуфабрикатов волочением в конусных волоках. на схеме обозначено: заготовка-проволока 1, подвижная коническая волока 2,
неподвижная коническая волока 3, захват 4.
способ осуществляют следующим образом. проволоку 1 определенного сечения подают в конусный канал, образованный волоками 2 и 3. конусные каналы каждой из волок имеют геометрию, обеспечивающую эксцентриситет δ между осью вращения подвижной волоки 2 и осью симметрии заготовки 1. за счет приложения посредством захвата 4 тянущей силы P к концу заготовки она подвергается деформации волочением. одновременно она деформируется сдвигом при вращении подвижной волоки относительно неподвижной за счет образованного эксцентриситета δ.
используя компьютерное моделирование, исследовали и сравнили один цикл обработки заготовки из технического титана марки BTl-O после волочения с неподвижными волоками и волочения со сдвигом. учитывая многофакторность параметров процесса волочения (угол конусного канала волоки, температура, используемая смазка, скорость обработки, марка инструментальной стали и т.д.) при моделировании были зафиксированы следующие параметры: полный угол волоки 10°; коэффициент трения 0,08; скорость волочения 0,1 м-с '1 ; диаметр исходной заготовки D = IO мм. угловая скорость вращения подвижной волоки составляла 10 радиан. полученные результаты приведены в таблице.
таблица 1.
P - сила волочения, е m i n,ma χ - накопленная деформация за один цикл обработки.
результаты проведенного эксперимента показывают, что волочение со сдвигом позволяет в среднем в 3 раза увеличить уровень накопленной деформации за один цикл обработки.
таким образом, предложенное изобретение позволяет за счет увели-
чения накопленной деформации обеспечить формирование ультрамелкозернистой структуры материала заготовки и за счет этого существенно повысить механические свойства полученного в результате обработки длинномерного полуфабриката.