Способ обработки давлением заготовок, имеющих сечение правильного многоугольника Советский патент 1993 года по МПК B21D37/02 

Изобретение относится к машиностроению и металлургии, оно может быть использовано при изготовлении профилей, имеющих сечение правильного многоугольника, в том числе составных и композитных заготовок.

Наиболее близким аналогом изобретения, как по технической сущности, так и по достигаемым результатам, является способ, при котором заготовку деформируют через очко матрицы с получением конечного профиля.

Недостатком этого способа является низкое качество профиля ввиду плохого сцепления его отдельных частей.

Цель изобретения - повышение качества получаемых профилей за счет улучшения структуры материала.

Указанная цель достигается за счет того, что в способе обработки давлением заготовки, имеющей сечение правильного многоугольника, при котором заготовку деформируют через очко матрицы с получением конечного профиля, в качестве исходной выбирают заготовку, площадь сечения которой кратна площади сечения конечного профиля, деформирование осуществляют многократно, а после каждого деформирования, кроме последнего, полученный профиль разрезают на мерные части, количество которых равно числу кратности

VI

ю со ю

00

00

со

сечений исходной заготовки и получаемого профиля, и сопрягают их по граням с получением формы исходной заготовки, Кроме того, в качестве исходной заготовки используют сопряженные по граням отдельные профили, сечение каждого из которых, равно сечению готового профиля. Схема реализации способа иллюстрируется чертежами, фиг, 1-фиг, 9.

На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - сечение профиля Б-В после первого прохода; на фиг, 4 - после второго; на фиг. 5 показана.схема деформации одного из профилей с сеченном в виде треугольника, образующих сечение исходной заготовки; на фиг. 6 - схема прессования шестиугольного сечения профиля; на фиг. 7 показан разрез по С-С фиг. б; иллюстрирующий деформацию шестиугольного сечения; из фиг.

8 - схема деформации профиля в аксонометрии (при втором этапе деформации); на фиг.

9 также в аксонометрии показана деформация квадратного сечения профиля. Цифрами 1, 2, 3, 4 обозначены профили с треугольным сечением, образующие сечение заготовки 5.

Заготовка находится в контейнере б, а прессование осуществляется пуансоном 7. Профили 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 образуют сечение исходной заготовки, из которой ролучают профиль с сечением в форме правильного шестиугольника, фиг. 8,

На фиг. 9 показана схема формирования профиля 15 квадратного сечения из пяти квадратных заготовок 16, 17, 18, 19.

Приведем пооперационное описание способа,

Первая операция заключается в том, что изготавливают исходную заготовку, например, из профилей 1, 2, 3, 4 трехгранного сечения. Их можно, например, для изготовления прессованием треугольного профиля 5 разместить о контейнер 6. Для стальных профилей эту операцию выполняют при температуре 1200-1290° С, а для алюминиевых сплавов при 450-550° С. Можно, установить профили в тонкой оболочке, например из меди. Однако, можно выполнять исходную заготовку сплошной в виде треугольника ECD, фиг. 1, который изготавливают, например литьем, (и подвергают редуцированию в семениб FGH (фиг. 1),

Далее осуществляют вторую операцию, при которой осуществляют деформацию заготовки при ее движении через отверстие.а матрице с сечением FGH (фиг. 1). При прессовании движение сечений 1, 2, 3, 4 и мх деформацию п. сечение профиля 5 (FGH - фиг. 1) осуществляет пуансон 7, При этом

используют технологические смазки, например, для стали при 1150-1250° С, стекло, либо смазки, содержащий графит. Можно осуществлять способ путем волочения, прикладывая усилие растяжения к профилю 5 (фиг, 2), После прохода, как видно из фиг. 3 (разрез ВВ на фиг, 2), сечение профиля имеет вид FGH, при этом часть сечения заготовки переходит в часть профиля 5 с сечением

рр Н Н, (трапеция), часть 2 переходит в участок FGG F ,часть3-остаетсятреугольного сечения и-имеет после прохода форму F G Н , а часть профиля 4 переходит в трапе- циюбС н н.

в данном способе при редуцировании профиля. 5 треугольного сечения (FGH) из сечения ECD, являющегося совокупностью многоугольников (EFH, FCG, GHD и FCHO фиг. 1), каждый из которых совпадает с сепением профиля 5 (FGH). коэффициент вытяжки равен четырем, а давление приложено между отдельными частями сечения по граням FH, FG, GH, что обеспечивает прочное соединение отдельных

участков профиля и его высокого качество. После завершения второй операции выполняют третью, в течение которой отрезают, если он образуется, пресс-остаток и разрезают профиль 5 по длине на несколько

- мастей равной длины; из которых формируют новую исходную заготовку, устанавливая ее перед матрицей, например, о контейнер 6.

При необходимости вновь подогревают

заготовки до 400-550° С - для алюминиевых сплавов или 1150-1250° С для сталей. Четвертая операция состоит в реализации второго прохода, повторяя деформацию с формированием такого же сечения FGH

(фиг. 4) как и Б первом проходе. Но теперь структура профиля измельчается; сечение FGH из фиг, 3, на фиг. 4 соответствует сечению F G Н , а сечение F G Н на фиг.З - сече- нию FGH па фиг. 4, При составной

исходной заготовке, состоящей из профилей 1-4. фиг. 1, после второго прохода уже образуется сложная композитная структура . (фиг. 4). На фиг. 5 показана отдельно схема формирования сечения трапеции НН G G из

показанного здесь же пунктиром треугольника GKH. Видно, что треугольник RMN переходит в RMN , четырехугольник GRMK перейдет в область M R G FK , HNMK а НН м М К, четырехугольник HNRG а и с н м . Поеле второго прохода общий коэффициент вытяжки рззен А 16. Далее эту операцию можно многократно повторять, получая сложную (и все более измельченную), композитную структуру,

Последняя операция состоит в резке профиля на мерные длины, их правке и термообработке или охлаждении.

Способ для металлов и сплавов малой прочности применим при комнатной темпе- ратуре.

На фиг, 6, 7 показана схема прессования профиля в форме правильного шестигранника из заготовки, набранной из профилей 8, 9, 10. 11, 12, 13, 14, когда в процессе деформации, все это сечение занимает площадь профиля сечения 8, На фиг. 6 схема составного конечного профиля показана пунктиром.

На фиг. 8 показана в аксонометрии фор- ма иедопрессованной заготовки. После второго прохода заготовка 5 имеет сложную составную структуру. Область ЕМН переходит в трапецию, прилегающую к грани FH , (происходит сильное сжатие по плоскости

FH HM).

Треугольная заготовка 4 сечением HND переходит в трапецию, .(фиг. 8А), прилежащую к плоскости GNHH . На фиг, 8.заштрихованы трапеция, прилегающая для деформации к грани HNGH и ее положение после деформации внутри заготовки 5 сечением FGH . Также заштрихована центральная треугольная область заготовки 1 и ее положение в заготовке 5 после деформа- ции.

Можно использовать, заготовки иных сечений в форме правильных многоугольников, например, для квадрата (фиг. 9) из пяти заготовок 15, 16, 17, 18, 19 можно получить профиль, совпадающий по сечению с заготовкой 15, а коэффициент вытяжки при этом равен Я 5. Повторяя проходы будем получать вытяжку 15, 125 и т.д. Сечения в виде правильных многоугольников позволяют равномерно заполнить все сечение заготовками, каждая из которых совпадает с сечением (конечным) профиля, (получаемого в данном проходе), сечение остается компактным с плотным контактом по граням и его можно формировать из профиля после каждого прохода, получая составные части се- чения те же, которые (по сечению) мы имели до данного прохода,

Приведем конкретный пример реализации способа. Осуществляется прессование составной заготовки из четырех профилей с сечением в форме правильного треугольника с размерами стороны 50 мм. Все профили выполнены из сплава свинца с добавкой 4% сурьмы и с покрытием слоем алюминия толщиной 1,5 мм по периферии треугольной призмы. Прессование проводили при комнатной температуре (18° С) и при скорости

деформации Е - 3 , когда сопротивление деформации материала as 2,9 МПа. Исходные профили в виде трехгранных призм длиной 800 мм с сечением к виде треугольника углами 60° изготовляют литьем, а затем на них намораживают из расплава алюминий и после охлаждения подвергают зачистке и шлифованию.

Контейнер с полостью в форме треугольной призмы стороной 100 мм и матрицы из стали 40ХН с термообработкой до 45HRC. Заходный угол у матрицы 30%. Прессование проводят со смазкой машинным маслом. Среднее давление составляет 2,7 as 2,7 -2,9 7,85 МПа. При площади исходного сечения 1/2-0,2-0,087 4,35-10 3 м2 сила

1-3

-2

прессования Р 7,85-4,35-10 3,4 -10 мН 34 кИ. При исходной длине 800 мм после прохода получаем профиль в форме треугольной призмы размером грани 50 мм и длиной 0,8 4 3,2 м. После отрезки участка 0,2 м на пресс-остаток, получим длину профиля 3,0 м, После резки профиля наждачным диском на 4 участка равной длины 0,75 м, вставляем их в контейнер и осуществляем второй проход, получив длину 0,75 4 3,0 м. За счет измельчения структуры сечения получаем его структуру в виде, показанном на фиг. 8. Отрезав пресс-остаток длиной 0,2 м, получим профиль длиной 2,8 м, Если необходимо, можно разрезать его на 4 участка длиной 0,7 м и, еще раз повторив прессование (третий проход), получить профиль длиной 0,7.4 - 0,2 2,6 м. Такие заготовки с измельченной структурой части требуются для электроники при получении сложных проводников, в том числе при низких температурах.

Использование: в области металлургии при изготовлении профилей из металлов, полимерных материалов, а также композитных составных изделий. Сущность: в качестве исходной выбирают заготовку площадь сечения которой кратна площади сечения конечного профиля, или в качестве заготовки используют сопряженные по граням отдельные профили-, сечение каждого из которых равно сечению конечного профиля, Заготовку деформируют через очко матрицы. Полученный профиль разрезают, предварительно отрезав пресс-остаток, на мерные части, количество которых равно числу кратности площадей сечений исходной заготовки и получаемого профиля. Затем разрезанные мерные части сопрягают одну с другой по граням таким образом, чтобы получилась форма исходной заготовки, которую подвергают деформированию повторно. Деформирование можно осуществлять многократно в зависимости от того, насколько измельченную структуру материала необходимо получить, 1 з.п, ф-лы, 9 ил.

Формула изобретения 1. Способ обработки давлением заготовок, имеющих сечение правильного многоугольника, при котором заготовку деформируют через очко матрицы с получением конечного профиля, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышений качества

получаемых профилей за счет улучшения структуры материала, в качестве исходной выбирают заготовку, площадь сечения которой кратна площади сечения конечного профиля, деформирование осуществляют многократно, а после каждого деформирования, кроме последнего, полученный про. разрезают на мерные части, количество которых равно числу кратности площадей сёиений исходной заготовки и получаемого

: ::Г .... ;.. ;...7.Г

Ш:

2. Способ по п. Т,:0 t л и ч si ю щ и и с я тем, что в качестве исходной заготовки используют сопряжённые гто граням отдель и.Г