RU2320769C1

RU2320769C1 - Method for working of metal materials

Info

Publication number: RU2320769C1
Application number: RU2006123104/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Галкин (RU); Виктор Иванович Галкин; Антон Борисович Патрикеев (RU); Антон Борисович Патрикеев; Валерий Юрьевич Сердюков (RU); Валерий Юрьевич Сердюков
Original assignee: "МАТИ" - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-03-27

Abstract

FIELD: process for plastic working of metals, may be used in aerospace industry, as well as in mechanical engineering and instrument building.

SUBSTANCE: method involves deforming blank by twisting which is performed within zone restricted by individual matrices by pulling blank via through openings provided in said matrices and having sections corresponding to shape of blank profile. Blank has section different from round section. Part of blank disposed between matrices is preliminarily twisted.

EFFECT: improved physico-mechanical properties of elongated articles, increased efficiency, and high metal utilization coefficient.

3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для формирования заданной микроструктуры изделий. Данный способ может применяться в аэрокосмической промышленности, а также в других областях машино- и приборостроения.The invention relates to the field of metal forming and can be used to form a given microstructure of products. This method can be used in the aerospace industry, as well as in other areas of machine and instrument engineering.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки деформируемых металлических материалов, включающий деформацию заготовки скручиванием (RU 2222635C2, C22F 1/00, 27.01.2004), заключающийся в следующем. Заготовку изготавливают из трудно деформируемого металлического материала, нагревают до температуры пластической деформации и деформируют скручиванием.Closest to the proposed invention is a method of processing deformable metal materials, including deformation of the workpiece by twisting (RU 2222635C2, C22F 1/00, 01/27/2004), which consists in the following. The billet is made of difficultly deformed metal material, heated to a temperature of plastic deformation and deformed by twisting.

Недостатками данного способа является ограниченная длина обрабатываемых заготовок, высокая себестоимость получаемых изделий ввиду сложности изготовления оснастки, снижение коэффициента использования материала из-за наличия крепежной части, уходящей в отход, а также то, что применение данного способа ограничено трудно деформируемыми металлами.The disadvantages of this method are the limited length of the workpieces, the high cost of the products obtained due to the complexity of manufacturing tooling, a decrease in the utilization rate of the material due to the presence of the fastener that goes into waste, and the fact that the use of this method is limited by difficult to deform metals.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение физико-механических свойств длинномерных изделий из деформируемых и трудно деформируемых металлов, повышение коэффициента использования материала и уменьшение себестоимости продукции.The technical task of the proposed method is to increase the physico-mechanical properties of long products from wrought and difficult to deform metals, increase the utilization of the material and reduce the cost of production.

Для выполнения поставленной задачи предлагается способ обработки деформируемых металлических материалов, включающий деформацию металлической заготовки скручиванием, отличающийся тем, что обработке подвергают металлическую заготовку некруглого сечения, деформацию осуществляют с помощью матриц со сквозными отверстиями, выполненными по форме профиля заготовки, размещают заготовку в отверстиях матриц, участок заготовки, ограниченный матрицами, предварительно подвергают закручиванию с помощью одной из матриц, а затем осуществляют протягивание заготовки через сквозные отверстия матриц, с обеспечением скручивания заготовки в зоне, ограниченной матрицами.To accomplish this task, a method for processing deformable metal materials is proposed, including twisting the metal workpiece by twisting, characterized in that the workpiece is subjected to a non-circular cross-section, the deformation is carried out using matrices with through holes made in the shape of the workpiece profile, the workpiece is placed in the matrix holes, section preforms limited by matrices are preliminarily twisted using one of the matrices, and then tyagivanie workpiece through holes matrices secured preform twisting in the area defined by matrices.

Описываемый способ поясняется чертежами, приведенными на фиг.1 и 2. Заготовка 1 размещается между матрицами 2 и 3 (фиг.1), расположенными на заданном базовом расстоянии друг от друга. Матрицы фиксируют в продольной оси заготовки, затем матрицу 2 поворачивают на заданный угол. Расстояние между матрицами и угол закручивания выбирают экспериментально, исходя из прочностных свойств материала обрабатываемой заготовки и требуемых физико-механических свойств обработанного изделия. Матрицы 2 и 3 жестко фиксируют, после чего сквозь них протягивают заготовку 1 (фиг.2).The described method is illustrated by the drawings shown in figures 1 and 2. The blank 1 is placed between the matrices 2 and 3 (figure 1), located at a given basic distance from each other. The matrices are fixed in the longitudinal axis of the workpiece, then the matrix 2 is rotated by a predetermined angle. The distance between the matrices and the twist angle are chosen experimentally, based on the strength properties of the material of the workpiece and the required physical and mechanical properties of the processed product. Matrices 2 and 3 are rigidly fixed, after which workpiece 1 is pulled through them (Fig. 2).

Данным способом возможна обработка любых деформируемых металлов. Обработку производят без предварительного нагрева заготовки и инструмента. Повышение физико-механических свойств достигается за счет возникновения сдвиговых напряжений, возникающих в предварительно подкрученном участке заготовки, локализованном между матрицами.In this way, it is possible to process any deformable metals. Processing is carried out without pre-heating the workpiece and tool. The increase in physical and mechanical properties is achieved due to the occurrence of shear stresses arising in the pre-twisted section of the workpiece, localized between the matrices.

ПРИМЕР 1. На лабораторной установке (фиг.3), детали которой выполнены из инструментальной стали 5ХНВ, при комнатной температуре проводили обработку прутков квадратного сечения со стороной 10 мм из деформируемого сплава Д16, в отожженном состоянии. Предел прочности σ_в=190÷210 МПа.EXAMPLE 1. In a laboratory setup (Fig. 3), the details of which are made of 5KHNV tool steel, at room temperature, bars of a square section with a side of 10 mm from deformable alloy D16 were processed in the annealed state. The tensile strength σ _in = 190 ÷ 210 MPa.

Заготовки размещались между матрицами 2 и 3, расположенными в матрицедержателях 5. Болтами 4 устанавливалось базовое расстояние, равное 50 мм. С помощью матрицы 2 участок, расположенный между матрицами, закручивался на угол 30°. После этого установка помещалась в растяжную машину и жестко фиксировалась на подвижной траверсе. Выступающий со стороны матрицы 3 участок заготовки фиксировался в неподвижном захвате. Затем заготовка полностью протягивалась сквозь матрицы.The blanks were placed between the matrices 2 and 3, located in the matrix holders 5. Bolts 4 set the base distance equal to 50 mm. Using matrix 2, the section located between the matrices was twisted at an angle of 30 °. After that, the installation was placed in a stretching machine and rigidly fixed on a movable traverse. The part of the workpiece protruding from the side of the matrix 3 was fixed in a fixed grip. Then the workpiece was completely stretched through the matrix.

Полученные образцы подвергалась анализу микроструктуры и прочностным испытаниям на разрыв, в результате чего установлено повышение прочностных характеристик. Предел прочности обработанных прутков: σ_в=440÷460 МПа.The obtained samples were subjected to microstructure analysis and tensile strength tests, as a result of which an increase in strength characteristics was established. The tensile strength of machined rods: σ _in = 440 ÷ 460 MPa.

ПРИМЕР 2. На лабораторной установке (фиг.3) проводили обработку прутков квадратного сечения со стороной 10 мм из технического алюминия марки АД1, в отожженном состоянии. Предел прочности σ_в=80 МПа.EXAMPLE 2. In a laboratory setup (Fig. 3), bars of a square section with a side of 10 mm made of technical aluminum grade AD1 were processed in an annealed state. The tensile strength σ _in = 80 MPa.

Заготовки размещались между матрицами 2 и 3, расположенными в матрицедержателях 5. Болтами 4 устанавливалось базовое расстояние, равное 40 мм. С помощью матрицы 2 участок, расположенный между матрицами, закручивался на угол 45°. После этого установка помещалась в гидравлический пресс и жестко фиксировалась на столе. Затем заготовка протягивалась сквозь матрицы.The blanks were placed between the matrices 2 and 3, located in the matrix holders 5. Bolts 4 set the base distance equal to 40 mm. Using the matrix 2, the section located between the matrices was twisted at an angle of 45 °. After that, the installation was placed in a hydraulic press and rigidly fixed on the table. Then the workpiece was pulled through the matrix.

Полученные образцы подвергалась анализу микроструктуры и прочностным испытаниям на разрыв, в результате чего установлено повышение прочностных свойств изделий в среднем на 50÷60%. Предел прочности обработанных прутков: σ_в=140÷160 МПа.The obtained samples were subjected to microstructure analysis and tensile strength tests, as a result of which an increase in the strength properties of products by an average of 50 ÷ 60% was established. The tensile strength of machined rods: σ _in = 140 ÷ 160 MPa.

Предложенный способ позволяет повышать физико-механические свойства длинномерных изделий, обладает высокой производительностью, высоким коэффициентом использования металла, а получаемые изделия имеют низкую себестоимость.The proposed method allows to increase the physico-mechanical properties of long products, has high performance, high metal utilization, and the resulting products have low cost.

Источники, принимаемые во внимание при составлении описанияSources to take into account when describing

1. Патент №2222635, кл. С22F 1/00, 1/18, С21D 8/00, опубликован 27.01.2004. Бюл.№31. Patent No. 2222635, cl. C22F 1/00, 1/18, C21D 8/00, published 01/27/2004. Bull.№3

Claims

A method of processing deformable metal materials, including twisting the metal workpiece by twisting, characterized in that the metal workpiece is subjected to non-circular cross-section, the deformation is carried out using dies with through holes made in the shape of the workpiece profile, the workpiece is placed in the holes of the dies, the part of the workpiece bounded by dies, they are preliminarily twisted using one of the dies, and then the workpiece is pulled through the through holes of the ma matrices, ensuring twisting the workpiece in the area defined by matrices.