Способ электропластической деформации металлов Советский патент 1991 года по МПК B21J5/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к холодной обработке сплавов и цветных металлов с изменением их физической структуры, и может быть использовано для повышения пластичности металла без значительного термического разогрева.

Цель изобретения - повышение производительности за счет снижения сопротивления деформированию путем повышения эффективности разупрочняющего действия электрического тока.

Способ осуществляется следующим образом,

Исходную заготовку подвергают активному деформированию. Периодически во время обработки материала заготовки его активная деформация приостанавливается. При этом практически останавливаются

процессы деформационного упрощения и происходят процессы релаксации напряжений и разупрочнения, на которые сильное влияние оказывает электрический ток. Для интенсификации разупрочнения металла во время пауз приостановленной деформации через заготовку, не снимая внешней нагрузки, пропускают серии электрических импульсов. Затем вновь включается активное деформирование, после чего следует пауза токовой обработки и т.д., активное деформирование заготовки останавливают при достижении уровня напряжений в интервале от 1,5 (7г до 0,9 ав, где Or - предел текучести материала заготовки; ств - предел прочности. Серии импульсов тока пропускают до тех пор, пока не прекратится падение внутренних напряжений, после чего возобновляют активное деформирование до доО

со

ч|

CJ

Ю

тижения напряжений, превышающих редыдущий уровень на 8 - 10%.

Пропускание в момент прекращения акивного деформирования серий импульсов ока с амплитудой плотностью 10 - 109 /м2, длительностью - 10 с, частотой ледования 0,1 - 0,5 Гц и числом импульсов в серии преимущественно 20 - 25 обеспечивает пластическую деформацию нагруженного металла без его разогрева и релаксацию приложенных напряжений, что повышает эффективность разупрочняюще- го действия электрического тока при сохранении его нетермического влияния на пластичность материала заготовки.

Пример 1. Образец монокристаллического кадмия диаметром 1 мм и длиной 25 мм, электропластически деформировали. Активное деформирование останавливали при достижении напряжения 300 КПа, что составляло 1,5 От ( Ъ 200 КПа и ав 3500 КПа). Через образец, не снимая внешней нагрузки, пропускали серии электрических импульсов, содержащее 25 импульсов длительностью 6 х с, с амплитудой плотностью 108 А/м2 и частотой следования импульсов 0,1 Гц. По истечении 3 мин наблюдали прекращение падений приложенных напряжений. Затем восстанавливали активное деформирование до достижения напряжений в 350 КПа, превышающих предыдущий уровень на 10 %, после чего вновь останавливали активное деформирование и повторно пропускали импульсный ток тех же параметров. Через 6 мин после второй остановки опять наблюдали прекращение падения приложенных напряжений. В результате образец был деформирован на 25% за 12 мин. За то же время контрольный образец, который растягивали с наложением тока в период активной деформации, оказался деформирован на 18%, а деформированный без тока за то же время - лишь на 8%.

Пример 2. Образец монокристаличе- ского кадмия диаметром 1 мм и длиной 25 мм электропластически деформировали аналогично примеру 1. Активное деформирование останавливали при достижении напряжений 3150 КПа. что составляло 0,9 Ов. Через образец, не снимая внешней нагрузки, пропускали серии электрических импульсов, содержащие 20 импульсов длительностью 6x10 , с амплитудной плотно- стью тока 10 А/м , с частотой следования импульсов 0,5 Гц. По истечении 3 мин наблюдалось прекращение падения напряжений при общей выдержке образцов после остановки активного деформирования 8

мин. Затем активное деформирование об- . разца возобновлялось с превышением прежнего уровня механических напряжений на 8%. После этого вновь останавливали активное деформирование, продолжая пропускать серии электрических импульсов тех же параметров. Через 5 мин наблюдалось прекращение падения механических напряжений. В результате за два цикла образецбыл продеформирован на 30%. Новая нагрузка образцов приводила к их разрушению.

Пример 3. Образец монокристаллического кадмия диаметром 1 мм и длиной 25

мм деформировали аналогично примеру 1. Активное деформирование останавливали при достижении напряжений 360 КПа, что составляло 1,8 (где (h предел текучести, равный 200 КПа). Через образец пропускали

по 25 импульсов электрического тока длительностью ее амплитудной плотностью тока 10 А/м2 и с частотой следования импульсов 0,1 Гц. По истечении 3 мин наблюдалось прекращение падения напряжения при общей продолжительности пауз релаксации напряжений по 8 мин. В последующем образец вновь активно деформиро- вали. Во втором цикле прекращение падения напряжений происходит через 5

мин. В результате за два цикла образец был продеформирован на 22 - 30%.

Пример 4. Образцы монокристаллического кадмия диаметром 1 мм и длиной 25

мм деформировали с током аналогично примеру 1. Активное деформирование останавливали при достижении напряжений 280 КПа и при 260 КПа, что составляло в первом случае 1,4 Ch, а во втором -1,3 сн (где 7Т предел текучести, равный 200 КПа). В обоих случаях через образцы пропускали по 25 импульсов электрического тока длительностью 6 х с с амплитудной плотностью тока 108 А/м2 и частотой следования импульсов 0,1 Гц. По истечении 3 мин в первом случае и 2 мин во втором случае наблюдалось прекращение падения напряжений при общей продолжительности пауз релаксации напряжений по 8 мин.

В последующем образцы вновь активно

деформировали по режимам, как в примере 2. Во втором цикле прекращение падения напряжения происходило через 5 мин на первой группе образцов, а на второй группе

образцов -через3 мин. В результате первая группа образцов за два цикла была проде- формирована на 10-12%. а вторая - на 2-3%. Пример 5. Образцы деформировались при достижении напряжений в момент остановки деформирований, превышающих

значения 0,9 7В. Происходило разрушение образцов, в результате чего при указанных значениях напряжений эффект не мог быть реализован вследствие разрушения образцов.

Приведенные примеры не ограничивают все возможные случаи использования способа. Электропластическому деформированию с воздействием на процесс релаксации внутренних напряжений можно подвергать не только указанные монокристаллические, но и любые другие поликристаллические металлы и сплавы. Предпочтительные виды обработки металлов давлением с использованием способа - штамповка, ковка и другие прерывистые процессы механической обработки. Формула изобретения 1. Способ электропластической деформации металлов, заключающийся в деформировании заготовки и пропускании через нее импульсного электрического тока, о т л- ичающийся тем, что, с целью повышения

производительности за счет снижения со противления деформированию путем повышения эффективности разупрочняющего действия электрического тока, деформирование заготовки останавливают при досги жении уровня напряжений в интервале от 1,5 предела текучести материала заготовки до 0,9 предела его прочности, а пропускание через заготовку импульсного электрического тока осуществляют в момент остановки деформирования заготовки, не снимая с нее внешней нагрузки, после чего возобновляют деформирование до достижения напряжений, превышающих предыдущий уровень на 8 ... 10%

2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что к заготовке прикладывают импульсный электрический ток с амплитудной плотностью 108 .. Ю9 А/м2, длительностью 10 5

... 10 4 с, частотой следования импульсов 0,1 ... 0,5 Гц и числом импульсов в серии, равным 20 ... 25.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к холодной обработке сплавов и цветных металлов, и может быть использовано для повышения пластичности металла без разогрева. Цель изобретения - повышение производительности. Способ осуществляется активным деформированием заготовки и пропусканием через нее импульсного электрического тока с параметрами, не вызывающими разогрева заготовки. Активное деформирование останавливают при достижении уровня напряжений в интервале от 1,5 предела текучести материала заготовки до 0,9 предела его прочности. Не снимая внешней нагрузки, через заготовку пропускают серии импульсов тока до тех пор, пока не прекратится падение внутренних напряжений. После этого возобновляют активное деформирование до достижения напряжений, превышающих предыдущий уровень на 8-10%. В результате повышается эффективность разупрочняющего действия электрического тока и снижается сопротивление металла деформированию, 1 з.п. ф-лы. Ј