СОСТАВНАЯ ВОЛОКА Российский патент 2021 года по МПК B21C3/00 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструменту для волочения проволоки и профилей прямоугольного, квадратного и трапециевидного сечений.

Известна конструкция составной волоки (Белалов Х.Н., Клековкин А.А., Клековкина Н.А. и др. Стальная проволока: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. С. 433, рис. 9.23), состоящей из рамы, вкладыша и нажимных винтов. Рабочие плашки изготавливают из твердых сплавов и собирают таким образом, что они образуют рабочий канал волоки. Данная конструкция обладает высокой универсальностью, обеспечивающей простоту изготовления плашек и настройки их на разные размеры.

Недостатками данного устройства являются невозможность получения высокой жесткости и высокая вероятность разрушения плашек, а также высокий расход дорогостоящего твердого сплава.

Наиболее близким аналогом является конструкция составной волоки, в которой плашки изготавливаются из стали с твердосплавной напайкой с рабочей стороны (Г.С. Хаяк, Инструмент для волочения проволоки М.: Металлургия, 1974. С. 86). На рабочей стороне плашки наносят деформирующую, калибрующую и выходную зоны, причем отношение длины выходной зоны канала к его полной длине составляет 0,24-0,32 (см. патент РФ №2400320).

Недостатками данного устройства являются невозможность получения высокой жесткости волоки и сохранение вероятности ее разрушения при высоких обжатиях.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в разработке такой конструкции составной волоки, которая обеспечила бы получение более точных геометрических параметров производимых профилей за счет повышения жесткости и стойкости волоки.

Поставленная задача решается тем, что составная волока, включающая раму, нажимные винты и рабочие плашки, представляющие собой стальную основу в виде прямоугольной пластины с твердосплавной напайкой на ее рабочей стороне, имеющей деформирующую, калибрующую и выходную зоны с отношение длины выходной зоны к общей длине рабочей зоны в пределах 0,24-0,32, согласно изобретению, стальная основа выполнена в виде прямоугольного контейнера, заполненного как минимум одним слоем, состоящим из двух рядов тетраэдров, причем вершины тетраэдров в каждом ряду направлены в противоположные стороны, а их основания лежат на границах слоя.

Заполненный тетраэдрами контейнер обеспечивает получение самозаклинивающихся рядов тетраэдров за счет контактного их взаимодействия. Это обеспечивает значительное повышение жесткости плашки и значительно снижает вероятность ее разрушения за счет получения в твердосплавной напайке плашки благоприятного напряженно-деформированного состояния.

В заявляемой конструкции составной волоки отличительные признаки, характеризующиеся тем, что стальная основа, входящая в состав составной волоки, выполнена в виде прямоугольного контейнера, заполненного как минимум одним слоем, состоящим из двух рядов тетраэдров, причем вершины тетраэдров в каждом ряду направлены в противоположные стороны, а их основания лежат на границах слоя, позволяют создать новый технический результат, заключающийся в выравнивании деформаций по длине и диаметру волоки, и тем самым способствующий получению более точных геометрических параметров профиля.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что заявляемое устройство составной волоки не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена составная волока (а - волока без крышки, б - волока с крышкой), где 1 - деформирующий калибр, 2 - рама, 3 - плашка, 4 - нажимной винт, 8 - крышка волоки.

На фиг. 2 изображен разрез прямоугольной плашки, где 5 - твердосплавная напайка, 6 - стальная основа в виде прямоугольного контейнера, 7 - слой, состоящий из двух рядов тетраэдров.

На фиг. 3 изображена схема расположения слоев тетраэдров, где 9 - первый слой тетраэдров, 10 - второй слой тетраэдров, 11 - (n-1) слой тетраэдров, 12 - n-й слой тетраэдров.

Составная волока (фиг. 1) с деформирующим калибром (1) содержит раму (2), плашки (3) и нажимные винты (4), при этом каждая плашка (3) состоит из твердосплавной напайки (5), геометрия рабочей части которой состоит из входной, деформирующей и выходной зон с отношением длины выходной зоны к общей длине рабочей зоны в пределах 0,24-0,32 (фиг. 2). Нерабочая часть твердосплавной напайки (5) по контуру жестко соединена со стальным прямоугольным контейнером (6), в котором располагается слой, состоящий из двух рядов тетраэдров (7). Готовые плашки (3) вставляются в раму (2) составной волоки и с помощью нажимных винтов (4) производится настройка размеров деформирующего калибра (1). Затем на раму крепится крышка (8). Количество слоев тетраэдров может быть увеличено до η слоев (фиг. 3). Материалом для используемых тетраэдров может быть сталь марки 12Х18Н9Т.

Работает устройство следующим образом.

При волочении заготовки в деформирующем калибре (1) (фиг. 1) на контакте металл - волока возникают силы нормального давления, которые передаются через твердосплавную напайку (5) прямоугольному контейнеру (6) и его слою, состоящему из двух рядов тетраэдров (7) (фиг. 2). Благодаря их форме и расположению происходит самозаклинивание тетраэдров, что обеспечивает значительное повышение жесткости плашки и снижает вероятность ее разрушения. Разрушению препятствует также и дискретное строение стальной основы, так как даже в случае появления трещины она будет распространяться только в объеме одного тетраэдра, не переходя в магистральную трещину, вызывающую полное разрушение плашки.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что в заявляемом устройстве составной волоки возникающие силы нормального давления передаются через твердосплавную напайку стальному прямоугольному контейнеру, в котором равномерно перераспределяются за счет самозаклинивания тетраэдров. Это обеспечивает получение повышение жесткости и работоспособности волоки. Соответственно заявляемое решение может быть применимо в волочильном производстве, а следовательно, соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к составной волоке для волочения проволоки и профилей. Волока содержит раму, нажимные винты и рабочие плашки, представляющие собой стальную основу в виде прямоугольной пластины с твердосплавной напайкой на ее рабочей стороне с рабочей зоной, имеющей деформирующую, калибрующую и выходную зоны с отношением длины выходной зоны к общей длине рабочей зоны в пределах 0,24-0,32. Стальная основа выполнена в виде прямоугольного контейнера, заполненного по меньшей мере одним слоем, состоящим из двух рядов тетраэдров. Вершины тетраэдров в каждом ряду направлены в противоположные стороны, а их основания лежат на границах данного слоя. В результате повышается жесткость и стойкость волоки. 3 ил.

Составная волока, содержащая раму, нажимные винты и рабочие плашки, представляющие собой стальную основу в виде прямоугольной пластины с твердосплавной напайкой на ее рабочей стороне с рабочей зоной, имеющей деформирующую, калибрующую и выходную зоны с отношением длины выходной зоны к общей длине рабочей зоны в пределах 0,24-0,32, отличающаяся тем, что стальная основа выполнена в виде прямоугольного контейнера, заполненного по меньшей мере одним слоем, состоящим из двух рядов тетраэдров, причем вершины тетраэдров в каждом ряду направлены в противоположные стороны, а их основания лежат на границах данного слоя.