Способ высокотемпературной газовой экструзии Советский патент 1993 года по МПК B21C23/01 

Изобретение относится к металлургии, к обработке материалов давлением, в частности к выдавливанию (экструзии) металлов средами высокого давления, конкретнее - к производству протяжных изделий из труднодеформируемых, труднообрабатываемых резанием хрупких материалов.

Целью изобретения является повышение производительности и качества получаемых изделий за счет повышения надежности герметизации при деформировании заготовок из труднодеформируемых хрупких материалов.

Поставленная цель достигается тем. что в процессе подготовки заходного-конца заготовки ее торец обрабатывают до обеспечения его плоскостности и перпендикулярности оси заготовки, после чего на обработанный торец заготовки насаживают наконечник, изготовленный из легкодеформируемого пластичного материала, конец которого, обращенный к матрице, соответствует форме заходной части матрицы.

Материал наконечника выбирают следующим образом,

1. При температуре экструзии наконеч7

НИКЭ СГ0,2 наконечника 0,8-1,2 О 0.2 заготовки,

такой выбор обусловлен тем, что по окончании экструзии наконечника заготовка должна иметь достаточную пластичность, чтобы запрессовываться в матрицу и таким образом герметизироваться в ней.

00

о VI ю о о

GJ

В то же время пластичность заготовки при температуре экструзии наконечника не должна значительно превышать пластичность наконечника, это может, привести к резкому увеличению скорости экструзии или к выстрелу.

2. Наконечник в холодном состоянии должен обладать пластичностью «5 30-40% для обеспечения надежности его запрессовки в матрицу и таким образом герметизации.

Перед экструзией проводят качественный контроль заготовок и вырезают дефектные места.

Оставшиеся части заготовок соединяют посредством переходников, выполненных из того же материала, что и наконечник.

Соединение частей заготовки посредством переходников осуществляют также и в случае невозможности получения цельной заготовки необходимой длины.

На чертеже схематически представлена схема сборки заготовки с матрицей, где 1 - матрица; 2 - наконечник; 3 -составные части заготовки; 4 - переходник; 5 - термопара.

Пример. Для ВТГЭ используют заготовки круглого сечения диаметром 4-10 мм и длиной до 400 мм. Заготовка ЮНДК 24 производилась в вакуумной индукционной печи фирмы Бальцерс из чистых шихтовых материалов путем заполнения расплавом эвакуированных кварцевых трубок. Непосредственно после затвердевания расплава, стержни помещались в открытую печь с температурой 750°С и охлаждались до комнатной температуры со скоростью порядка 50°С/ч.

Подготовка заготовки заключается в выравнивании торца заходной части во избежание разуплотнения в процессе экструзии и контроля заготовки дефектоскопом УД-2- 12 для выявления дефектов, которые также могут привести к разгерметизации и выстрелу.

В случае обнаружения дефекта данное место заготовки вырезают, а оставшиеся части соединяют посредством переходника из СтЗ,представляющим собой цилиндр диаметром dn 1,1 -2,5 oW., высотой hn 2,5-6 daar., с расточёнными в торцах глухими отверстиями диаметром dT daar. +0,1 мм и глубиной hr 1,2-3 daar., таким образом, чтобы между отверстиями осталась перемычка толщиной 0,5-2 мм.

Для эксперимента было взято 10 заготовок, в четырех из них были обнаружены дефекты в виде внутренних пор. Дефектные места были удалены, В связи со сложностью получения загбтовок длиной более 200 мм путем заполнения расплавом эвакуированных кварцевых трубок, необходимостью разрезать заготовку.удаляя дефектные места, заготовку делали составной, соединяя отдельные части с помощью вышеописанного переходника. Торцы частей заготовки соединяемых между собой переходниками и торец заготовки,соединяемый с наконечником, выравнивают во избежание разуплотнения в процессе экструзии. Наконечник

изготавливают из материала СтЗ диаметром dH 1,5-2,5d3ar. и высотой hH 5-8d3ar. Заходный конец наконечника имеет форму конуса, угол которого на 5-8° меньше угла заходного конуса матрицы. В конце5 вой части растачивают отверстие диаметром die d3ar + 0,1 мм и глубиной hK 1,2-3d3ar. В заходной части сверлят отверстие da drepMonapbi + 0,,2 мм и глубиной пз 1,5-3 мм. .

0 Перед установкой наконечника в матрицу в отверстие в заходном конце устанавливают.термопару и зажимают отверстие, фиксируя термопару, после чего на заход- ный конец наконечника наносят смазку.

5 Пропуская термопару через окно матрицы, наконечник с небольшим усилием запрессовывают в матрицу. Далее в отверстие в концевой части наконечника устанавливают заготовку. Затем матрицу с установленной

0 в ней заготовкой и в сборе с узлом нагревателя, с помощью матрицедержателя устанавливают в газоэкструзионную камеру.

После оснащения газоэкструзионной камеры запирающими и герметизирующи5 ми деталями в ней создают давление газа, которое составляет 300-500 МПа. После создания давления газа включают нагреватель и с помощью регулятора устанавливают необходимое напряжение для нагрева

0 заходного конца наконечника до температу ры 800-900°С,при которой начинается экструзия наконечника.

Величину температуры в очаге деформации фиксируют на приборе, подключен

5 ном к термопаре. По ходу процесса температуру увеличивают до 950-1150°С, что обеспечивает равномерный выход про- экструдированного профиля из матрицы. Момент начала экструзии-фиксируют по на0 налу движения термопары или по началу падения температуры на приборе, регистрирующем ее.

По окончании экструзии наконечника, заготовка из ЮНДК 24 входит в заходный

5 конец матрицы и уплотняется в нем, процесс экструзии приостанавливается на 2-3 мин до прогрева заготовки до необходимой температуры, после чего начинается экструзия ЮНДК 24. По получении расчетной дли- ны проэкструдированного профиля, из

отдельной части заготовки экструзию останавливают посредством снижения температуры нагревателя и проэкструдированный

профиль отрезают специальным устройством во избежания порчи его во время возможного отстрела при прохождении стыка заготовок через очко матрицы. После удаления части проэкструдированного профиля температуру нагревателя поднимают до

, прежней величины, и процесс экструзии продолжается.

После получения расчетной длины профиля для окончательной остановки процесса экструзии выключают нагреватель, температура очага пластической деформации снижается и экструзия прекращается.

По окончании экструзии сбрасывают давление и производят разборку газоэкст- рузионной камеры, извлекают проэкструзи- рованный профиль и очищают его от смазки. Повышение производительности экструзии1 достигается:

1) облегчением подготовки исходных заготовок, т.к. сплав ЮДНК 24 труднообрабатываемый резанием;

2) обеспечением надежности герметизации, т.к. сплав ЮДНК 24 является трудно- деформируемым и хрупким; . 3) продлением срока службы матрицы;

4) применением переходника.позволяющего заготовку делать составной и тем самым увеличивать ее длину.

Формула изобретения

1. Способ высокотемпературной газовой экструзии, включающий подготовку за- ходного конца заготовки, герметизацию

5 места контакта заготовки с заходной частью матрицы и экструзию с контролем температуры термопарой, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества получаемых изделий за счет

0 повышения надежности герметизации при деформировании заготовок из труднодеформируемых хрупких материалов, в процессе подготовки заходного конца заготовки торец заготовки обрабатывают до

5 обеспечения его плоскостности и перпендикулярности оси заготовки, после чего на обработанный торец заготовки насаживают наконечник, изготовленный из легкодеформируемого пластичного материала, конец

0 которого, обращенный к матрице, соответствует форме заходной части матрицы.

2. Способ по п. 1 ,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что контроль температуры термопарой осуществляют в очаге пластической дефор- 5 мации путем размещения термопары в канале наконечника, выполненном в его торце, обращенном к матрице.

3. Способ по п. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и flea тем, что, с целью расширения технологи- 0 ческих возможностей, в качестве исходной заготовки используют отдельные заготовки, последовательно соединенные одна с другой переходниками, изготовленными из того же материала, что и наконечник.

Использование: относится к металлургии, а именно к производству изделий из труднодеформируемых, труднообрабатываемых резанием хрупких материалов. Сущность изобретения: заходный конец деформируемой заготовки обрабатывают до получения ровного торца. Из легкодеформируемого пластичного материала изготавливают наконечник, один конец которого имеет форму, соответствующую форме за- ходной части матрицы, в канал, выполненный в торце наконечника, вводят термопару для определения температуры в очаге пластической деформации. Затем наконечник с небольшим усилием запрессовывают в матрицу, надежно герметизируя тем самым систему заготовка - матрица. Обработанную концевую часть заготовки устанавливают в наконечник. Матрицу с установленной в ней заготовкой устанавливают в гаэоэкстру- зионную камеру, где осуществляют экструзию заготовки через матрицу. В качестве исходной заготовки можно использовать отдельные заготовки, последовательно соединенные одна с другой переходниками, изготовленными из того же материала, что и наконечник. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. ел с