СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1999 года по МПК B21C1/00 

Описание патента на изобретение RU2126731C1

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства прутков и проволоки волочением.

Известно, что прутки и проволоку изготавливают по технологической схеме, совмещающей прокатку или прессование заготовки и ее последующее волочение через конические волоки. Предварительно передний конец заготовки заостряют, формируют захватку, которую вводят в инструмент (волоку) и зацепляют зажимом тянущего устройства. При деформировании в волочильном инструменте в заготовке возникает напряжение волочения, которое может приводить к обрыву переднего конца заготовки. Для того чтобы снизить вероятность обрывов заготовки при волочении, напряжение волочения должно быть меньше сопротивления деформации обрабатываемого металла (см. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. - М. : Металлургия, 1971. - C. 17). Кроме того, большую роль в технологическом процессе играют остаточные напряжения, особенно при волочении заготовок из дисперсно-упрочненных композиционных материалов. Остаточные напряжения могут вызвать последеформационное разрушение изделия или растрескивание его поверхности.

Известен способ волочения изделий (а.с. СССР N 1245375, кл. B 21 C 1/00, 1986), включающий предварительное формирование захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через монолитную волоку. Перед волочением заостренную часть захватки вводят в волоку, наносят технологическую смазку и осуществляют захват заостренного конца изделия зажимом тянущего устройства. В начальный момент волочения происходит постепенное деформирование конического участка захватки с переменной вытяжкой, значение которой изменяется от единицы до вытяжки изделия. При этом плавно изменяется и напряжение волочения до выхода на установившийся режим.

Однако при этом напряжение волочения может достигнуть критической величины, что приведет к обрыву изделия. Т.е. необходима прочностная оценка с целью определения допустимой величины напряжения волочения в заготовке и, следовательно, минимально допустимого диаметра заостроенного конца захватки, исключающего обрывность заготовки.

Известен способ волочения изделий (патент РФ N 2101108, кл. B 21 C 1/00 (УНИИКМ), 10.01.98), включающий предварительное формирование захватки и деформацию заготовки в конических волоках с использованием технологической смазки, отличающийся тем, что при деформации обжатие за проход определяют в соответствии с зависимостью

где d0 и d1 - диаметр заготовки до и после деформации соответственно;
f - коэффициент трения в зоне деформации;
αn - приведенный угол конусности волоки,
при этом захватку формируют с диаметром, соответствующим диаметру заготовки после данного прохода.

Однако в известном патенте не учитывается влияние формируемых в процессе волочения остаточных напряжений на прочность получаемого изделия, поскольку остаточные напряжения, суммируясь с напряжением волочения, повышают вероятность обрыва и требуют учета этого обстоятельства в технологических расчетах.

Целью изобретения является обеспечение прочности изделия при волочении.

Задача решается тем, что в способе волочения изделия, включающем деформацию металла в конических волоках с использованием технологической смазки, находят осевые остаточные напряжения в поверхностном слое изделия, а вытяжку за проход определяют соотношением

где относительное осевое остаточное напряжение в поверхностном слое изделия;
относительное напряжение противонатяжения;
σs - сопротивление деформации материала протягиваемого изделия;
f - коэффициент трения в зоне деформации;
αn - приведенный угол конусности волоки.

Известно, что величину предельной вытяжки заготовки при волочении определяют из условия равенства напряжения волочения σB сопротивления деформации обрабатываемого материала σs (см. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. - М.: Металлургия, с. 216)
σB = σs. (1)
Как правило, с точки зрения прочности наибольшую опасность представляют осевые растягивающие остаточные напряжения, которые максимальны в поверхностных слоях изделия. С учетом формируемых в изделии осевых остаточных напряжений σoz

условие прочности (1) принимает вид:
σB + σoz
= σs. (2)
При деформации заготовки в конической волоке напряжение волочения σB с учетом противонатяжения σo определяют по упрощенной формуле И.Л.Перлина (см. там же)

где Fн = πd2o
/4 и Fк = πd21
/4 - площадь поперечного сечения заготовки до и после прохода соответственно;
d0 и d1 - диаметр заготовки до и после деформации соответственно;
f - коэффициент трения в зоне деформации;
αn - приведенный угол конусности волоки.

Подставив выражение (3) в условие (2), получили уравнение для определения предельной вытяжки заготовки из условия прочности переднего конца заготовки (захватки)

где относительные напряжение противонатяжения и осевое остаточное напряжение соответственно.

Из уравнения (4) с учетом, что

(λ - вытяжка за проход), определили предельную вытяжку за проход

Пример конкретной реализации.

Волочили предварительно деформированный пруток из дисперсно-упрочненного композиционного материала на основе порошковой меди диаметром d0 = 10 мм с целью получения прутка с диаметром d1 = 6 мм через волоку с αn =6o и f = 0,06. При волочении использовали минеральную смазку вапор.

Расчеты по предлагаемой формуле (5) в предположении отсутствия остаточных напряжений и противонатяжения дают λ = 1,88, что соответствует d1 = 7,2 мм. При реализации полученной вытяжки произошел обрыв переднего конца заготовки (захватки).

Расчет остаточных напряжений дал в поверхностном слое заготовки = 0,1, получили при отсутствии противонатяжения =0) λ = 1,77, что соответствует d1 = 7,5 мм. Реализация данной вытяжки обеспечила прочность переднего конца заготовки.

При использовании предлагаемого способа волочения изделий, преимущественно проволоки и прутков, исключается вероятность обрывов заготовки, так как обеспечиваются условия прочности с учетом действующих остаточных напряжений, уменьшаются отходы металла в брак, обеспечивается стабилизация процесса волочения, повышается надежность, прочность и долговечность готовых изделий, в конечном итоге повышается производительность и снижается себестоимость продукции.

Похожие патенты RU2126731C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ МНОГОКРАТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ 2014
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Кузнецова Елена Владимировна
  • Хабарова Диана Вячеславовна
RU2580263C2
СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2009
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Чернова Татьяна Вячеславовна
RU2404873C1
СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ (ВАРИАНТЫ) 1995
  • Колмогоров Г.Л.
  • Коноплев В.Н.
  • Мельникова Т.Е.
  • Иванов В.А.
  • Каменев С.А.
  • Шпаковский Л.К.
  • Федотов Н.А.
  • Зуев А.Ф.
RU2101108C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ 2017
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Чурикова Алена Валерьевна
RU2675710C1
СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ 2006
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Латышева Татьяна Вячеславовна
  • Мельникова Татьяна Евгеньевна
RU2310533C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2012
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Чернова Татьяна Вячеславовна
  • Кобелева Екатерина Константиновна
RU2492011C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2020
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Сальников Константин Михайлович
  • Толстобров Алексей Сергеевич
RU2753395C1
СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2011
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Чернова Татьяна Вячеславовна
  • Власова Юлия Александровна
  • Снигирева Марина Викторовна
RU2480301C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2017
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Акулова Анна Алексеевна
RU2669260C1
СПОСОБ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МОНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРУТКОВЫХ И ПРОВОЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2014
  • Колмогоров Герман Леонидович
  • Бурдина Юлия Александровна
  • Чернова Татьяна Вячеславовна
  • Снигирева Марина Викторовна
RU2553747C1

Реферат патента 1999 года СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение предназначено для производства прутков и проволоки волочением. Способ волочения изделия включает деформацию металла в конических волоках с использованием технологической смазки и определение осевых остаточных напряжений в поверхностном слое изделия. При этом вытяжку за проход определяют из соотношения где - относительное осевое остаточное напряжение в поверхностном слое изделия; относительное напряжение противонатяжения; σs - сопротивление деформации материала протягиваемого изделия; f - коэффициент трения в зоне деформации; αn - приведенный угол конусности волокон. Изобретение позволяет обеспечить прочность изделия при волочении.

Формула изобретения RU 2 126 731 C1

Способ волочения изделия, включающий предварительное формирование на заготовке захватки и деформацию заготовки в конических волоках с использованием технологической смазки, отличающийся тем, что находят осевые остаточные напряжения в поверхностном слое изделия, а вытяжку λ за проход определяют соотношением

где относительные напряжение противонатяжения и осевое остаточное напряжение соответственно;
f - коэффициент трения в зоне деформации;
αn - приведенный угол конусности волоки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2126731C1

СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ (ВАРИАНТЫ) 1995
  • Колмогоров Г.Л.
  • Коноплев В.Н.
  • Мельникова Т.Е.
  • Иванов В.А.
  • Каменев С.А.
  • Шпаковский Л.К.
  • Федотов Н.А.
  • Зуев А.Ф.
RU2101108C1
Способ волочения изделий 1984
  • Каргин Владимир Родионович
  • Старостин Юрий Степанович
  • Чертков Геннадий Вячеславович
  • Горшков Юрий Сергеевич
  • Кузнецов Сергей Васильевич
SU1245375A1
Перлин И.Л
и др
Теория волочения
- М.: Металлургия, 1971, с.17
US 3763680 A, 09.10.73
GB 1189135 A, 22.04.70.

RU 2 126 731 C1

Авторы

Колмогоров Г.Л.

Мельникова Т.Е.

Курапова Н.А.

Дудина Н.М.

Иванов В.А.

Федотов Н.А.

Даты

1999-02-27Публикация

1998-04-27Подача