Устройство для волочения металла с ультразвуковыми колебаниями Советский патент 1983 года по МПК B21C3/00 

Изобретение относится к волочиль ному производству и может быть использовано для интенсификации процесса многониточного волочения металла. Известно устройство для волочени металла с применением ультразвука, включающее магнитострикционный преобразователь, соединенный с резонан сной длины волноводом, в пучности колебаний которого закреплена волока, совершающая продольные ультразв ковые колебания, параллельные оси волочения 1 J. Указанное устройство характеризуется наличием в преобразователе сквозного отверстия для протягивани металла,, что снижает добротность всей акустической системы и не позволяет применять серийно выпускаемые нашей промышленностью магнитострикционные преобразователи без осевого отверстия. Известно также устройство для волочения металла с ультразвуковыми колебаниями инструмента, содержащее магнитострикционные преобразователи, соединенные соосно с двумя волноводами, каждый из которых выполнен в виде цилиндра, длина которого равна целому числу полуволн продольных колебаний, и волоку, ус, тановленную перпендикулярно оси вол новодов t2. Основыыми недостатками известног устройства являются низкая эффектив ность использования ультразвуковой энергии при значительных усилиях во лочения стальных изделий, обусловленная малыми размерами поперечного сечения волноводов (меньшими полови ны длины ультразвуковой волны), что приводит к демпфированию (уменьшению амплитуды) колебаний под нагруз кой; сложность настройки на резонан сную частоту двух коле,бательных систем и неизбежные перекосы волоки при ее установке в коническое углуб ление, выполненное в двух волновода малая амплитуда колебаний волоки в направлении волочения, которая в К раз меньше амплитуды продольных колебаний волновода. В случае К 1 при равенстве амплитуд колебаний во новода и волоки увеличивается расстройка колебательной системы. Цель изобретения - снижение усилия волочения за счет повышения эффективности использования ультразвуковой энергии. Указанная цель достигается тем, что в устройстве. Содержащем магнит стрикционные преобразователи, соеди ненные с волноводом, выполненным в виде цилиндра, длина которого рав на целому числу полуволн продольных колебаний, волоку, установленную перпендикулярно оси волновода, диаметр волновода выполнен равным длИ не полуволны радиальных колебаний, а волока расположена по периферии волновода в узле продольных и пучности радиальных колебаний волновода. На фиг. 1 изображено предлага-: емое устройство; на фиг. 2 - эпюры продольных и радиальных колебаний волновода; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1. Г . Устройство для волочения металла с ультразвуковыми колебаниями состоит из волновода 1, длина которого равна целому числу полуволн продольных колебаний п Лрр/2, где п - число полуволн, а диаметр - длина полуволны радиальных колебаний Лр/2, и двух магнитострикционных преобразователей 2, соосно присоединенных к обеим торцовым поверхностям волновода 1. Одна или несколько волок (на фиг. 2 показаны три волоки 3-5 для трехниточнрго волочения) расположены по периферии волновода в соседних узлах продольных и пучностях радиальных колебаний. Устройство работает следующим образом. При подаче переменного напряжения ультразвуковой частоты на обмотки магнитострикционных преобразователей 2 в волноводе 1 возникает продольная стоячая волна. Продольные колебания волновода в соответствии с законом Пуассона преобразуются в радиальные колебания. При этом волновод 1., имеющий резонансные размеры в продольном и поперечном , направлениях, сов.ершает комбинированные продольно-радиальные ультразвуковые колебания. Установка волок по периферии волновода в узлах продольных и пучностях радиальных колебаний позволяет получить максимальные радиальные колебания. В процессе многониточного (на фиг. 1 показано трехниточное) волочения волоки, расположенные в соседних пучностях радиальных колебаний, совершают противофазные колебания и нагружаются поочередно. Так, волоки 3 и 5 совершают колебательное смещение навстречу протягиваемому металлу, производят его деформацию и нагружены усилием волочения. Центральная волока 4, колебательная скорость которой больше скорости волочения, обгоняет протягиваемый металл, вследствие чего усилие волочения через нее равно нулю. Через половину периода ультразвуковых колебаний волоки 3 и 5 смещаются с ультразвуковой частотой в направлении волочения и разгружены от усилия волочения, а волока 4 движется навстречу

заготовке и натружена усилием волочения. Точное поочередное нагружение волок способствует повышению эффективности использования ультразвуковой энергии при многониточном волочении.

Предлагаемое устройство с инвест

ным обеспечивает повышение эффектна

лз- ности использования ультразвуковой энергии, позволяющее снизить усилие волочения на 33%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ бОЛОЧЕНИЯ :МЕТАЛЛА С УЛЬТРАЗВУКОВЬИИ КОЛЕБАНИЯМИ, содержащее магнитострикционные преобразователи, соединенные с волноводом, вьшолненным в виде цилинд,ра, длина которого равна целому числу полуволн продольных колебаний, волоку, установленную перпендикулярно оси волновода, отличающееся тем, что, с целью снижения усилия волочения за счет повышения эффективности использования ультразвуковой энергии диаметр волновода выполнен равным длине полуволны .радиальных, колебаний,-.а волока расшоложена по-периферии волновода в узле продольных и пучности радиальных колебаний волновода. (Л с

Агу

риг.2 A-AnoSfp yfO

, / offpaSjfff/t/e fojfovet/tf