[go: up one dir, main page]

RU2638473C2 - Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp) - Google Patents

Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp) Download PDF

Info

Publication number
RU2638473C2
RU2638473C2 RU2013129568A RU2013129568A RU2638473C2 RU 2638473 C2 RU2638473 C2 RU 2638473C2 RU 2013129568 A RU2013129568 A RU 2013129568A RU 2013129568 A RU2013129568 A RU 2013129568A RU 2638473 C2 RU2638473 C2 RU 2638473C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
twisting
pressing
deformation
workpiece
reverse screw
Prior art date
Application number
RU2013129568A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013129568A (en
Inventor
Анатолий Евгеньевич Волков
Original Assignee
Анатолий Евгеньевич Волков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Евгеньевич Волков filed Critical Анатолий Евгеньевич Волков
Priority to RU2013129568A priority Critical patent/RU2638473C2/en
Publication of RU2013129568A publication Critical patent/RU2013129568A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638473C2 publication Critical patent/RU2638473C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/01Extruding metal; Impact extrusion starting from material of particular form or shape, e.g. mechanically pre-treated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/20Making uncoated products by backward extrusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes

Landscapes

  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: method includes production of a blank and its subsequent reverse screw pressing. Prior to pressing, the blank is subjected to twisting by definite angle due to edges on its surface, then the twisted blank is placed in a die supporting blank faces onto its inner contour and reverse screw pressing is performed by a punch along the axis of twisting to preset size of the blank. At that, twisting and reverse screw pressing are carried out multiple times until specified size of the crystal structure of the blank is reached, and the number of twisting revolutions and degree of single deformation at reverse screw pressing are set depending on metal plastic properties.
EFFECT: production of article with improved mechanical properties due to increased rate of blank deformation.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области деформации металлов и может быть использовано для прессования любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные. Наиболее близким аналогом является способ винтовой экструзии (ВЭ) металла [1], где в специализированных установках прессования производят деформацию металла путем его продавливания через винтовую фильеру, что позволяет получать очень мелкозернистую структуру и, как следствие, высокие механические свойства в обработанных заготовках.The invention relates to the field of metal deformation and can be used for pressing any metals, including refractory and chemically active ones. The closest analogue is the method of screw extrusion (CE) of a metal [1], where in specialized pressing plants deform metal by forcing it through a screw die, which allows to obtain a very fine-grained structure and, as a result, high mechanical properties in the processed workpieces.

В качестве первого прототипа предлагаемого изобретения принят метод кручения под высоким давлением (КВД) в наковальнях Бриджмана [2], где пластическая деформация образца производится в результате сдвига материала под действием крутящего момента и усилия прессования. При кручении под давлением момент и сила имеют активный характер. Данный прототип позволяет обрабатывать любые металлы, включая тугоплавкие и химически активные, измельчая структуру до нанокристаллической размерности за короткое время.As the first prototype of the invention, the method of high pressure torsion (HPC) in Bridgman anvils [2], where the plastic deformation of the sample is a result of shear of the material under the action of torque and pressing force, is adopted. When torsion under pressure, the moment and force are active. This prototype allows you to process any metals, including refractory and chemically active, grinding the structure to nanocrystalline dimension in a short time.

В качестве второго прототипа принят метод всесторонней ковки (ВК) металлов [2], где производится постоянное изменение осей деформации. При этом от перехода к переходу направление деформирования заготовки и направление сдвига меняется на 90°. Это позволяет деформировать объемные образцы до наноструктурного состояния, но с относительно низкой скоростью измельчения структуры. Недостатком способа является малый объем деформированного образца.As a second prototype, the method of comprehensive forging (VK) of metals [2] is adopted, where a constant change in the axes of deformation is performed. In this case, from the transition to the transition, the direction of deformation of the workpiece and the direction of shear changes by 90 °. This allows bulk samples to be deformed to a nanostructured state, but with a relatively low rate of structure refinement. The disadvantage of this method is the small volume of the deformed sample.

Как показала практика, методом равнокапального углового прессования РКУ и винтовой экструзии ВЭ нельзя получить заготовки из титана более 10 мм в диаметре. Методом кручения под высоким давлением КВД нельзя получить заготовку толще 1 мм и более 10 мм по диаметру.As practice has shown, it is impossible to obtain billets of titanium more than 10 mm in diameter by equal-angle angular pressing of ECG and screw extrusion of HE. It is impossible to obtain a workpiece thicker than 1 mm and more than 10 mm in diameter by the high-pressure torsion method.

Всесторонняя ковка ВК позволяет произвести относительно большой объем заготовки, массой до 10 кг, где можно добиться формирования наноструктуры. Но для изготовления массивных деталей требуются заготовки значительно больших габаритов.Comprehensive forging of VK allows producing a relatively large volume of the workpiece, weighing up to 10 kg, where it is possible to achieve the formation of a nanostructure. But for the manufacture of massive parts, workpieces of significantly larger dimensions are required.

Предлагаемые способы ОВП и ВВП позволяют осуществлять интенсивную пластическую деформацию любых металлов, при этом решая задачу получения заданной структуры в большом объеме заготовки. Процесс позволяет с наименьшими временными и экономическими затратами производить как наноструктурный, так и субмикрокристаллический металлы.The proposed ORP and GDP methods allow intensive plastic deformation of any metals, while solving the problem of obtaining a given structure in a large volume of the workpiece. The process makes it possible to produce both nanostructured and submicrocrystalline metals with the least time and cost.

Целью изобретения является повышение эффективности использования и расширение технических возможностей за счет получения изделий с особыми свойствами, имеющих повышенные механические свойства.The aim of the invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities by obtaining products with special properties having enhanced mechanical properties.

Поставленная цель достигается тем, что способ обратного винтового прессования металла включает получение заготовки и прессование ее в штампе пуансоном, отличается тем, что заготовка перед ее прессованием подвергается скручиванию на определенный угол, за счет граней, имеющихся на ее поверхности и далее, размещаясь в штампе за счет опоры гранями на его внутренний контур, прессуется вдоль оси скручивания до нужного размера, количество оборотов скручивания и степень разовой деформации прессования определяется исходя из пластических свойств металла и достижение нужного размера кристаллической структуры заготовки производится за счет многократного скручивания и прессования. Заготовка под прессование с целью обеспечения операции скручивания может производиться методом литья или жидкой штамповки граненого сечения, а так же с целью обеспечения высокоскоростного нагрева заготовка может производиться большой длины и малого сечения. Между операциями скручивания и деформации возможен промежуточный нагрев, так же возможно обеспечить нагрев, подобрав определенную скорость скручивания и прессования, или возможно осуществить ступенчатую деформацию с понижением температуры на последующих этапах деформирования.This goal is achieved in that the method of screw reverse pressing of metal involves obtaining a workpiece and pressing it in a stamp with a punch, characterized in that the workpiece is twisted at a certain angle before pressing, due to the faces existing on its surface and then placed in a stamp beyond the counting is supported by the faces on its inner contour, it is pressed along the axis of twisting to the desired size, the number of turns of twisting and the degree of one-time deformation of pressing is determined based on plastic metal tv and achieving the desired size of the crystalline structure of the workpiece is achieved through repeated twisting and pressing. The billet for pressing in order to ensure the twisting operation can be made by casting or liquid stamping of a cut section, and in order to ensure high-speed heating, the billet can be produced of large length and small section. Between the operations of twisting and deformation, intermediate heating is possible, it is also possible to provide heating by selecting a certain speed of twisting and pressing, or it is possible to carry out stepwise deformation with decreasing temperature in the subsequent stages of deformation.

Способ всестороннего винтового прессования включает получение квадратной заготовки и последующее ее прессование в штампе пуансонами, отличающийся тем, что перед прессованием квадратной заготовки она скручивается вокруг длинной оси и прессуется, размещаясь в штампе с упором граней на внутренний контур штампа до шайбы толщиной, равной стороне исходного квадрата, далее шайба прессуется в стесненном состоянии за счет пуансонов снова на квадрат исходных размеров, меняя направление деформации на 90° от оси скручивания, при этом образуется замкнутый процесс, который может повторяться многократно. Процесс всестороннего винтового прессования может следовать сразу за процессом обратного винтового прессования, где заготовка под прессование может производиться путем литья или обычной деформации, где направление скручивания при прессовании может меняться на противоположное по отношению к предыдущему прессованию и где возможен промежуточный нагрев заготовки. A method of comprehensive screw pressing involves obtaining a square billet and pressing it in a stamp with punches, characterized in that before pressing a square billet, it is twisted around a long axis and pressed, placed in a stamp with the edges resting on the inner contour of the stamp to a washer with a thickness equal to the side of the original square , then the puck is pressed in a constricted state due to the punches again to the square of the initial dimensions, changing the direction of deformation by 90 ° from the axis of twisting, while closed process that can be repeated many times. The all-round screw pressing process can immediately follow the reverse screw pressing process, where the billet for pressing can be produced by casting or normal deformation, where the direction of twisting during pressing can be reversed in relation to the previous pressing and where intermediate heating of the workpiece is possible.

Для того чтобы осуществить процесс винтового прессования с наименьшими затратами, необходима заготовка с наименьшей величиной зерна, где нет накопленной деформации. Такую заготовку, возможно, производить методом литья или жидкой штамповки, заполняя расплавом кристаллизаторы небольшого сечения с интенсивным перемешиванием расплава до момента его полной кристаллизации. Для снижения затрат производство наноструктурного металла целесообразно начинать с литых заготовок, имеющих минимально возможную величину зерна.In order to carry out the screw pressing process at the lowest cost, a blank with the smallest grain size is needed, where there is no accumulated deformation. It is possible to produce such a billet by casting or liquid stamping, filling small-section crystallizers with melt with intensive mixing of the melt until it is completely crystallized. To reduce costs, it is advisable to start the production of nanostructured metal from cast billets having the smallest possible grain size.

Формированию наименьшей величины зерна способствует интенсивный отвод тепла от кристаллизующегося расплава, а так же интенсивное перемешивание расплава до момента полной кристаллизации. Уменьшение сечения кристаллизатора, куда поступает расплав, увеличивает скорость кристаллизации. Но уменьшение площади сечения кристаллизатора можно проводить только до определенного предела, так как заготовка будет производиться не достаточно большего объема.The formation of the smallest grain size is facilitated by intensive heat removal from the crystallizing melt, as well as intensive mixing of the melt until complete crystallization. Reducing the cross-section of the mold, where the melt enters, increases the rate of crystallization. But the reduction in the cross-sectional area of the mold can only be carried out to a certain limit, since the workpiece will not be produced in a sufficiently large volume.

Площадь охлаждения и массу заготовки возможно увеличить за счет ее длины, но увеличение длины так же необходимо проводить до определенного предела. Наиболее оптимальные размеры заготовки под винтовое прессование необходимо подбирать исходя из массы деталей, которые производятся промышленностью, например, если масса готовых деталей находится в пределах 150÷300 кг, то масса заготовки под интенсивную пластическую деформацию должна находиться в пределах 350÷500 кг. Для такой заготовки, если принять площадь сечения в 1 дм2, для набора массы в 450 кг длина заготовки составит 10 м. При производстве методом литья заготовки данных габаритов можно за счет внутренней геометрии кристаллизатора усилить теплоотвод от расплава к кристаллизатору.The cooling area and the mass of the workpiece can be increased due to its length, but the increase in length must also be carried out to a certain limit. The most optimal dimensions of a workpiece for screw pressing must be selected based on the mass of parts that are produced by industry, for example, if the mass of finished parts is in the range of 150–300 kg, then the mass of the workpiece for intense plastic deformation should be in the range of 350–500 kg. For such a billet, if we take a cross-sectional area of 1 dm 2 , for a mass gain of 450 kg, the length of the billet will be 10 m. When casting a billet of these dimensions, the heat transfer from the melt to the mold can be enhanced due to the internal geometry of the mold.

При площади внутреннего сечения кристаллизатора, равной 1 дм2, круглый кристаллизатор будет иметь длину периметра, равную 3,54 дм, квадратный кристаллизатор 4 дм, а треугольный кристаллизатор 4,56 дм. Это означает, что от расплава массой 450 кг тепло в круглом кристаллизаторе длиной 10 м будет отводиться через площадь 354 дм2, в квадратном через 400 дм2, а в треугольном 456 дм2. Как показывают расчеты, при различной геометрии сечения кристаллизатора будет различная скорость теплоотвода, наименьшая скорость теплоотвода будет у круглых кристаллизаторов, а наибольшая у треугольных кристаллизаторов. Все остальные равносторонние многогранники по площади охлаждения занимают промежуточные положения. Чем больше граней у фигуры, описывающей внутренний контур кристаллизатора, тем охлаждение слитка меньше. Поэтому для производства литой заготовки наиболее подходит треугольная форма кристаллизатора. Присутствие граней на заготовке имеет технологический характер, это необходимо для осуществления операции скручивания заготовки. Для скручивания требуются грани, чтобы удерживать часть заготовки в специальной оправке, а другую часть поворачивать за счет другой оправки.With an internal cross-sectional area of the mold equal to 1 dm 2 , the round mold will have a perimeter length of 3.54 dm, the square mold is 4 dm, and the triangular mold is 4.56 dm. This means that heat from a melt weighing 450 kg in a circular mold with a length of 10 m will be removed through an area of 354 dm 2 , in a square through 400 dm 2 , and in a triangular 456 dm 2 . As calculations show, with different geometry of the mold section, there will be different heat sink speeds, the lowest heat sink speeds will be for round molds, and the highest for triangular molds. All other equilateral polyhedra in the cooling area occupy intermediate positions. The more faces of the figure describing the internal circuit of the mold, the less cooling the ingot. Therefore, the triangular shape of the mold is most suitable for the production of cast billets. The presence of faces on the workpiece is of a technological nature, this is necessary for the operation of twisting the workpiece. For twisting, faces are required to hold part of the workpiece in a special mandrel, and turn the other part due to another mandrel.

Как показал опыт, при осуществлении различных видов интенсивной пластической деформации кручение заготовки позволяет за наименьшее время произвести измельчение структуры по сравнению с другими схемами деформирования. Например, за счет кручения под высоким давлением на 3÷5 оборотов достигается такая величина зерна, которую при использовании обычных схем одноосного деформирования можно получить, если сжать или растянуть заготовку более чем в миллион раз. Ограничение по массе и объему заготовки при использовании методов ВЭ и КВД связано с очень большими силами трения, образующимися при деформации между металлом и инструментом. Увеличение массы заготовки приводит к увеличению трения и ограничению прочности инструмента, который начинает ломаться при деформации.As experience has shown, in the implementation of various types of intense plastic deformation, the torsion of the workpiece allows for the smallest time to grind the structure in comparison with other deformation schemes. For example, due to torsion under high pressure for 3 ÷ 5 revolutions, such a grain size is achieved that using conventional uniaxial deformation schemes can be obtained if the workpiece is compressed or stretched more than a million times. The restriction on the mass and volume of the workpiece when using the VE and HPC methods is associated with very large friction forces generated during deformation between the metal and the tool. An increase in the mass of the workpiece leads to an increase in friction and a limitation of the strength of the tool, which begins to break upon deformation.

Для увеличения объема деформируемого металла применяют метод всесторонней ковки ВК, но этот метод позволяет деформировать ограниченный объем металла с низкой скоростью измельчения структуры. Всесторонняя ковка не позволяет производить деформацию в замкнутом объеме инструмента, как следствие это снижает степень деформации и скорость измельчения структуры металла.To increase the volume of the deformable metal, the method of comprehensive forging of the VK is used, but this method allows you to deform a limited volume of metal with a low rate of structure grinding. Comprehensive forging does not allow deformation in the enclosed volume of the tool, as a result, this reduces the degree of deformation and the rate of grinding of the metal structure.

Для того чтобы решить проблему увеличения скорости деформации и увеличения массы заготовки, предлагается процесс винтового прессования. Для этого процесса наиболее эффективно использование литой заготовки с мелкозернистой структурой малого сечения и большой длины, которую возможно нагревать с высокой скоростью.In order to solve the problem of increasing the strain rate and increasing the mass of the workpiece, a screw pressing process is proposed. For this process, it is most efficient to use a cast billet with a fine-grained structure of small cross section and long length, which can be heated at high speed.

На Фиг.1а, в качестве примера винтового прессования, показана заготовка 1 длиной 10 метров, треугольного сечения со стороной, равной 152 мм, площадью 1 дм2, которая после электроконтактного высоко скоростного нагрева, предотвращающего рост зерна, проходит (Фиг.1б) через оправку 2 и попадает во втулку 3, внутренняя часть оправки и втулки соответствует геометрии заготовки.On figa, as an example of screw pressing, shows a blank 1 of a length of 10 meters, triangular section with a side equal to 152 mm, an area of 1 dm 2 , which after high-speed electrical contact heating, preventing grain growth, passes (Fig.1b) through the mandrel 2 and falls into the sleeve 3, the inner part of the mandrel and the sleeve corresponds to the geometry of the workpiece.

Оправка удерживает заготовку, а втулка вместе с частью заготовки поворачивается на определенный угол вокруг оси. Угол поворота рассчитывается в зависимости от пластических свойств материала. Или скручивание заготовки производится с применением обратной связи, за счет датчиков, по которым определяется максимально возможный угол скручивания. По превышению степени скручивания металл будет подавать сигнал датчикам о накопленной деформации, которая может развиться в трещину. По достижении данного состояния скручивания прекращается. Заготовка, выходя из оправки, скручивается втулкой с периодической остановкой или с постоянной подачей. На Фиг.1в изображена скрученная заготовка 1.The mandrel holds the workpiece, and the sleeve, along with part of the workpiece, rotates a certain angle around the axis. The rotation angle is calculated depending on the plastic properties of the material. Or twisting the workpiece using feedback, due to the sensors, which determine the maximum possible angle of twisting. Upon exceeding the degree of twisting, the metal will signal the sensors about the accumulated deformation, which can develop into a crack. Upon reaching this state of twisting stops. The workpiece, leaving the mandrel, is twisted by a sleeve with a periodic stop or with a constant feed. Figure 1c shows a twisted blank 1.

На Фиг.1г изображена схема прессования (набора металла) скрученной заготовки 1 в штампе 4, пуансоном 5. Внутреннее сечение штампа может быть различной геометрии - круглым, квадратным, шестигранным, треугольным и т.д. Скрученная заготовка, если рассматривать ее с торца, будет описывать вершинами граней окружность, которая, в свою очередь, будет вписана во внутренний контур второго штампа.On Figg shows a diagram of the pressing (set of metal) twisted billet 1 in the stamp 4, the punch 5. The inner section of the stamp can be of different geometries - round, square, hexagonal, triangular, etc. A twisted blank, if viewed from the end, will describe the circumferences with the vertices of the faces, which, in turn, will fit into the inner contour of the second stamp.

Для осадки заготовки в штампе наиболее подходит треугольная форма (Фиг.1г), куда вписывается эта окружность. Площадь скрученной треугольной заготовки 1 и площадь треугольного сечения штампа 4 имеют соотношение 1÷4. После прессования в штампе скрученной заготовки длиной 10 м длина прессованной заготовки будет 2,5 м, при этом степень деформации составит:For draft blanks in a stamp, a triangular shape is most suitable (Fig. 1d), where this circle fits. The area of the twisted triangular billet 1 and the area of the triangular section of the stamp 4 have a ratio of 1 ÷ 4. After pressing a twisted workpiece with a length of 10 m in a stamp, the length of the pressed workpiece will be 2.5 m, and the degree of deformation will be:

Figure 00000001
;
Figure 00000001
;

где Ho - длина заготовки до деформации, where H o - the length of the workpiece before deformation,

Hк - длина заготовки после деформации.H to - the length of the workpiece after deformation.

Заготовку большой длины наиболее эффективно (Фиг.1г, д, е) прессовать двумя пуансонами 5, это позволяет достичь более высокой скорости и более высокого давления деформации.A long workpiece is most efficiently pressed (Fig. 1d, d, e) by pressing with two punches 5, this allows to achieve a higher speed and a higher pressure of deformation.

На Фиг.1ж показан момент извлечения полученной заготовки 1 длиной 2,5 метра, площадью 4 дм2 со стороной 304 мм из штампа 4, под действием одного из пуансонов 5. Заготовка попадает во втулку 6, которая начинает сразу на выходе из штампа скручивать заготовку на определенный угол. Величина скручивания будет зависеть от пластических свойств металла и температуры нагрева. Направление скручивания может совпадать с прежним направлением или может быть направлено в противоположную сторону. Изменение направления скручивания позволяет более интенсивно измельчать структуру металла. После второго скручивания заготовки можно ее направить на деформацию или на нагрев под деформацию.Figure 1g shows the moment of extraction of the obtained workpiece 1, 2.5 meters long, 4 dm 2 in area, with a side of 304 mm from the die 4, under the action of one of the punches 5. The workpiece enters the sleeve 6, which immediately begins to twist the workpiece at the exit from the die at a certain angle. The amount of twisting will depend on the plastic properties of the metal and the heating temperature. The twisting direction may coincide with the previous direction or may be directed in the opposite direction. Changing the direction of twisting allows more intensive grinding of the metal structure. After the second twisting of the workpiece, it can be sent for deformation or for heating under deformation.

После скручивания возможно произвести дополнительную деформацию за счет прессования заготовки в круг, восьмигранник, шестигранник или квадрат. На Фиг.1з, и, к, л показано прессование заготовки 1 в штампе 7 с внутренним квадратным сечением пуансоном 8, где заготовка опирается на упор 9. В данном случае для упрощения конструкции можно использовать один пуансон. Если прессовать в квадрат, то скрученная заготовка должна быть вписана в его внутренний контур, где диаметр окружности будет равен стороне квадрата длиной 351 мм. При этом площадь заготовки будет соотноситься к площади квадрата как 1:3,08. После прессования заготовки будет получен квадрат длиной 812 мм со стороной 351 мм.After twisting, it is possible to produce additional deformation by pressing the workpiece into a circle, octahedron, hexagon or square. On figs, and, to, l shows the pressing of the workpiece 1 in the stamp 7 with an internal square section of the punch 8, where the workpiece rests on the stop 9. In this case, to simplify the design, you can use one punch. If pressed into a square, the twisted blank should be inscribed in its inner contour, where the diameter of the circle will be equal to the side of the square with a length of 351 mm. In this case, the area of the workpiece will be related to the area of the square as 1: 3.08. After pressing the blank, a square of 812 mm in length with a side of 351 mm will be obtained.

На Фиг.1м при выпрессовке заготовки 1 из штампа 7 пуансоном 8 заготовка попадает во втулку 10, которая скручивает заготовку по всей длине на выходе из штампа.In Fig. 1m, when pressing the workpiece 1 from the die 7 with a punch 8, the workpiece enters the sleeve 10, which twists the workpiece along the entire length at the exit of the stamp.

На Фиг.1н, о, п, р показано прессование скрученной квадратной заготовки 1 в круглом штампе 11 пуансонами 12 и 13. Конечная толщина заготовки 1 в виде круглой шайбы будет равна 351 мм, то есть равна стороне будущего квадрата длиной 812 мм, который в дальнейшем будет прессоваться из этой шайбы, с поворотом направления прессования на 90°, как при всесторонней ковке. Прессование (Фиг.1с, т, у) заготовки 1 производится пуансонами 14 по вертикали и пуансонами 15 по горизонтали с упорами 16. На Фиг.1ф показан момент выхода заготовки 1 из штампа под действием пуансона 15 и ее скручивание втулкой 17. Далее скрученная заготовка 1 может снова поступать на деформацию в штамп (Фиг.1н).On fig.1n, o, p, p shows the pressing of a twisted square billet 1 in a round stamp 11 with punches 12 and 13. The final thickness of the billet 1 in the form of a round washer will be equal to 351 mm, that is, equal to the side of the future square 812 mm long, which is further it will be pressed from this washer, with a rotation of the pressing direction by 90 °, as with all-round forging. Pressing (Figs. 1c, t, y) of the workpiece 1 is done by the punches 14 vertically and by the punches 15 horizontally with stops 16. Fig. 1f shows the moment when the workpiece 1 exits the die under the action of the punch 15 and is twisted by the sleeve 17. Next, the twisted workpiece 1 can again go to deformation in the stamp (Fig.1n).

На первой стадии деформации длинномерной заготовки, по схеме скручивания и далее прессование, где прессование производится по оси скручивания, способ получил название - обратное винтовое прессование (ОВП). Термин обратный обозначает увеличение сечения заготовки от малого к большому. При обычной деформации идет уменьшение сечения.At the first stage of deformation of a long workpiece, according to the twisting scheme and then pressing, where pressing is performed along the axis of twisting, the method is called reverse screw pressing (ORP). The term reverse denotes an increase in the cross section of the workpiece from small to large. With ordinary deformation, the cross section decreases.

При изменении направления прессования относительно оси скручивания на 90° способ получил название всестороннего винтового прессования ВВП.When changing the direction of pressing relative to the axis of twisting by 90 °, the method is called the comprehensive screw pressing of GDP.

Деформация по методу ОВП, может производиться многократно за счет преобразования конечной заготовки путем обычной деформации в длинномерную исходную заготовку. Как и деформация по методу ВВП, где начальную заготовку можно произвести путем обычного литья или жидкой штамповки. Эти способы могут считаться самостоятельными, так как после ОВП или ВВП заготовка может поступать на обычную деформацию. При этом способ ВВП или ОВП возможно осуществлять, сразу минуя друг друга, используя литую заготовку или заготовку, полученную обычной деформацией. Деформация по методу ВВП, где необходимо полученную круглую шайбу за счет бокового прессования преобразовать в квадрат, затем его скрутить и спрессовать в шайбу, производиться по замкнутой схеме, поэтому операцию прессования в квадрат - скручивание-прессование в шайбу, возможно производить многократно, аналогично методу всесторонней ковки. Принципиальное отличие метода ВК от ОВП и ВВП заключается в том, что в первом случае металл подвергается свободной ковке, а во втором стесненному прессованию, переходящему во всестороннее прессование. Как известно, прессование отличается от свободной осадки и ковки, так как при прессовании металл подвергается всестороннему сжатию и поэтому имеет наибольшую пластичность. Поэтому методами ОВП и ВВП возможно осуществлять деформацию с большой степенью обжатия металла.Deformation by the method of redox potential can be performed many times by converting the final workpiece by conventional deformation into a long initial workpiece. As well as deformation by the GDP method, where the initial procurement can be done by conventional casting or liquid stamping. These methods can be considered independent, since after ORP or GDP, the workpiece can go to normal deformation. In this case, the method of GDP or ORP can be implemented immediately bypassing each other using a cast billet or a billet obtained by ordinary deformation. Deformation by the GDP method, where it is necessary to convert the obtained round washer into a square due to lateral pressing, then twist it and compress it into a washer, performed in a closed circuit, therefore, the pressing operation into a square - twisting-pressing into a washer can be performed many times, similarly to the comprehensive method forging. The fundamental difference between the VK method and the ORP and GDP is that in the first case, the metal is subjected to free forging, and in the second case it is cramped pressing, which passes into comprehensive pressing. As is known, pressing differs from free upsetting and forging, since during pressing the metal undergoes comprehensive compression and therefore has the greatest ductility. Therefore, using the methods of redox potential and GDP, it is possible to deform with a high degree of metal reduction.

Равнокапальное угловое прессование, винтовая экструзия и кручение под высоким давлением производят всестороннее обжатие металла на всем временном участке деформирования. Обратное винтовое прессование и всестороннее винтовое прессование идет во времени с постепенным увеличением давления в объеме деформируемого металла, которое достигает максимума в конце деформации. Это позволяет осуществлять процесс деформации при минимальном трении между заготовкой и инструментом. Эта особенность позволяет методом ОВП и ВВП обрабатывать заготовки большого объема и массы.Equal-drop angular pressing, screw extrusion and torsion under high pressure perform comprehensive compression of the metal over the entire temporary deformation section. Reverse screw pressing and comprehensive screw pressing occurs in time with a gradual increase in pressure in the volume of the wrought metal, which reaches a maximum at the end of the deformation. This allows the process of deformation with minimal friction between the workpiece and the tool. This feature allows for the processing of large volume and mass blanks using the AFP and GDP methods.

На Фиг.1н-ф показана периодически повторяющаяся схема всестороннего винтового прессования. На Фиг.1а-р показана схема обратного винтового прессования.On fig.1n-f shows a recurring pattern of comprehensive screw pressing. On figa-p shows a diagram of the reverse screw pressing.

Для труднодеформируемых сплавов возможно предусмотреть дополнительный подогрев заготовки по поверхности индуктором. При прессовании возможно подобрать такую скорость деформации, когда выделяемая теплота будет компенсироваться теплопередачей инструменту. Для осуществления процессов ОВП и ВВП возможно создать прессующую машину, которая позволяет деформировать металл с большой степенью и с большой скоростью деформации. Процесс можно полностью автоматизировать.For difficult-to-deform alloys, it is possible to provide additional heating of the workpiece over the surface with an inductor. When pressing, it is possible to select such a strain rate when the heat generated is compensated by the heat transfer tool. To implement the processes of redox potential and GDP, it is possible to create a pressing machine that allows the metal to be deformed with a high degree and with a high deformation rate. The process can be fully automated.

При практическом внедрении данного способа на предприятиях возможно поставлять на рынок заготовки металла с наноструктурой. Цена этих заготовок будет значительно выше обычного металла в слитках. Это позволит предприятиям освоить новые сектора рынка, где прочность металла может возрасти в 2÷4 раза при сохранении пластичности. Это особенно актуально при создании новых авиационных сплавов.With the practical implementation of this method at enterprises, it is possible to supply metal blanks with a nanostructure to the market. The price of these blanks will be significantly higher than ordinary metal bullion. This will allow enterprises to master new market sectors where the strength of the metal can increase 2-4 times while maintaining ductility. This is especially true when creating new aviation alloys.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1]. А.Е. Бейгельзгшер, В.Н. Варюхин и др. - Винтовая экструзия - процесс накопления деформации, - Донецк, Донецкая фирма наукоемких технологий НАН Украины (Фирма ТЕАН), 2003 г.[one]. A.E. Beigelsger, V.N. Varyukhin et al. - Screw extrusion - the process of accumulation of deformation, - Donetsk, Donetsk company of high technology of the National Academy of Sciences of Ukraine (TEAN Firm), 2003

[2]. О.А. Кайбышев, Ф.З. Утяшев - Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов, - М.: Из-во "Наука", 2002 г. (стр.129-142, 229-232).[2]. O.A. Kaybyshev, F.Z. Utyashev - Superplasticity, refinement of the structure and processing of hard-to-deform alloys, - M .: Izd-vo Nauka, 2002 (pp. 129-142, 229-232).

Claims (3)

1. Способ обратного винтового прессования граненой металлической заготовки, включающий получение заготовки и ее последующее обратное винтовое прессование, отличающийся тем, что перед прессованием заготовку подвергают скручиванию на определенный угол за счет граней на ее поверхности, затем скрученную заготовку размещают в штампе с опорой граней заготовки на его внутренний контур и осуществляют обратное винтовое прессование пуансоном вдоль оси скручивания до заданного размера заготовки, причем скручивание и обратное винтовое прессование осуществляют многократно до достижения заданного размера кристаллической структуры заготовки, а количество оборотов скручивания и степень разовой деформации при обратном винтовом прессовании устанавливают в зависимости от пластических свойств металла.1. The method of reverse screw extrusion of a faceted metal billet, including obtaining a billet and its subsequent reverse screw pressing, characterized in that before pressing the billet is subjected to twisting at a certain angle due to the faces on its surface, then the twisted billet is placed in a stamp with the support of the faces of the billet on its inner contour and carry out reverse screw pressing by a punch along the axis of twisting to a predetermined size of the workpiece, with twisting and reverse screw presses performed of repeatedly to achieve a desired crystal structure workpiece size and the number of revolutions of the twisting and deformation degree of the reverse single screw extrusion set depending on the plastic properties of the metal. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку производят методом литья или жидкой штамповки большой длины и с малым сечением.2. The method according to p. 1, characterized in that the preform is produced by casting or liquid stamping of large length and with a small cross section. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что между скручиванием и обратным винтовым прессованием осуществляют промежуточный нагрев, при этом скручивание и обратное винтовое прессование осуществляют с обеспечением ступенчатой деформации и с понижением температуры на последующих этапах деформации за счет подбора скоростей нагрева на последующих этапах деформирования.3. The method according to p. 1, characterized in that between twisting and reverse screw pressing carry out intermediate heating, while twisting and reverse screw pressing is carried out to ensure stepwise deformation and lowering the temperature in subsequent stages of deformation due to the selection of heating rates in subsequent stages deformation.
RU2013129568A 2013-06-27 2013-06-27 Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp) RU2638473C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013129568A RU2638473C2 (en) 2013-06-27 2013-06-27 Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013129568A RU2638473C2 (en) 2013-06-27 2013-06-27 Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013129568A RU2013129568A (en) 2015-01-10
RU2638473C2 true RU2638473C2 (en) 2017-12-13

Family

ID=53278823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013129568A RU2638473C2 (en) 2013-06-27 2013-06-27 Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638473C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114472576B (en) * 2022-01-14 2024-03-19 合肥工业大学 Ultra-fine grain bar extrusion-torsion large plastic deformation die and forming method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4208897A (en) * 1977-07-12 1980-06-24 Swiss Aluminium Ltd. Process and equipment for the commercial indirect extrusion of long lengths of metal, in particular long as-cast billets into sections or the like
SU912320A1 (en) * 1980-07-01 1982-03-15 Предприятие П/Я В-2869 Line for preparing band of tube welding unit
UA68973A (en) * 2003-11-24 2004-08-16 Yakiv Yukhymovych Beihelzimer Method for deformation treatment of materials
RU2341345C2 (en) * 2006-04-10 2008-12-20 Институт физико-технических проблем Севера СО РАН Method of combined intensive plastic deformation of stocks
UA92301C2 (en) * 2010-06-08 2010-10-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Венчурная Компания "Интел Менеджмент" method of pressing profiles from metal alloys

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4208897A (en) * 1977-07-12 1980-06-24 Swiss Aluminium Ltd. Process and equipment for the commercial indirect extrusion of long lengths of metal, in particular long as-cast billets into sections or the like
SU912320A1 (en) * 1980-07-01 1982-03-15 Предприятие П/Я В-2869 Line for preparing band of tube welding unit
UA68973A (en) * 2003-11-24 2004-08-16 Yakiv Yukhymovych Beihelzimer Method for deformation treatment of materials
RU2341345C2 (en) * 2006-04-10 2008-12-20 Институт физико-технических проблем Севера СО РАН Method of combined intensive plastic deformation of stocks
UA92301C2 (en) * 2010-06-08 2010-10-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Венчурная Компания "Интел Менеджмент" method of pressing profiles from metal alloys

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013129568A (en) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101406906B (en) Method for preparing magnesium alloy section bar by continuous corner shearing and squeezing shaping and mold
JP5688593B2 (en) Method and apparatus for manufacturing twist drill or screw in metal elongated member with spiral groove
Guo et al. Enhanced microstructure homogeneity and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy by repetitive upsetting
CN1253258C (en) Method for rolling and forming rectangular section aluminium alloy ring piece
Rosochowski Processing metals by severe plastic deformation
JP2009172657A (en) High performance magnesium alloy member and manufacturing method thereof
CN105603346A (en) Forging method for improving microstructure uniformity of TC18 titanium alloy bars
KR20090115471A (en) Apparatus and method for grain refinement of tubular material using ECA process
Wang et al. Severe plastic deformation techniques for bulk ultrafine-grained materials
KR20020075183A (en) Method and apparatus for fine particle formation
CN108472703B (en) Method for producing rods from titanium alloys
Faraji et al. Accumulative torsion back (ATB) processing as a new plastic deformation technique
Wei et al. Finite element analysis of deformation behavior in continuous ECAP process
RU2638473C2 (en) Method of reverse screw pressing (rsp) and comprehensive screw pressing (csp)
CN105970130B (en) A kind of method that alternately backward extrusion prepares fine grain magnesium alloy
CN108326041A (en) A kind of equidistant milling method of helical tapered roll of large-scale titanium alloy ultra fine grained steel bar
RU2329108C2 (en) Method of metals pressing and device for its implementation
RU2406588C2 (en) Method of forging in four-hammer forging device
Rosochowski et al. Finite element analysis of two-turn Incremental ECAP
Bruder et al. Severe plastic deformation by equal channel angular swaging
RU2560474C2 (en) Method of continuous equal channel angular pressing of metal blanks in form of rod
Kim et al. Superplastic gas pressure forming of Zr65Al10Ni10Cu15 metallic glass sheets fabricated by squeeze mold casting
RU2659558C2 (en) Method of producing a workpiece with a fine-grained structure and a device for carrying it out
RU2315117C2 (en) Method of deformation treatment of materials and device for realization of this method
CN107030236B (en) A kind of isometric continuous shearing shaping method and apparatus repeatedly of metal

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200628