[go: up one dir, main page]

RU2790694C1 - Device for producing long-length hollow products from discrete or plasticized materials - Google Patents

Device for producing long-length hollow products from discrete or plasticized materials Download PDF

Info

Publication number
RU2790694C1
RU2790694C1 RU2022104515A RU2022104515A RU2790694C1 RU 2790694 C1 RU2790694 C1 RU 2790694C1 RU 2022104515 A RU2022104515 A RU 2022104515A RU 2022104515 A RU2022104515 A RU 2022104515A RU 2790694 C1 RU2790694 C1 RU 2790694C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
die
helical
axis
channel
Prior art date
Application number
RU2022104515A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лев Анатольевич Губенко
Владимир Евсеевич Перельман
Original Assignee
Митринюк Анжела Юрьевна
Filing date
Publication date
Application filed by Митринюк Анжела Юрьевна filed Critical Митринюк Анжела Юрьевна
Application granted granted Critical
Publication of RU2790694C1 publication Critical patent/RU2790694C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: manufacture of long products from powders of various, including polymeric, materials.
SUBSTANCE: can be used for the manufacture of long hollow products with various cross-sectional shapes, the area of which is equal to or greater than the cross-sectional area of the extruder. The device contains a die 1, a mandrel holder 3 located at its inlet, including a rim 10 and ribs 11, and a mandrel 2 fixed on the ribs 11. The spinneret 1 and the mandrel 2 form a deforming channel 4 along its length, a forming channel 5 and a calibrating channel 6. In the area of the deforming channel 4, the working surfaces of the die 1 and the mandrel 2 have profiled helical protrusions 7&8 located in the circumferential direction with an equal and identical angular pitch for the die 1 and the mandrel 2. The ribs 11 of the mandrel holder 3 have an aerodynamic profile identical to the shape of a biconvex aerodynamic profile of an aircraft wing. The step of the helical lines passing through the intersection points of the symmetry axes of the cross-sections of the helical projections 7, 8 of the die and the mandrel with their surface is the same along the length of the channel 4, while the elevation angles of the helical projections 7 of the die and the elevation angles of the helical projections 8 of the mandrel are opposite in sign and are not less than 45°. The total height of the helical protrusions 7, 8 in any cross section of the die 1 and the mandrel 2 does not exceed ½ of the gap width between the surfaces of the die 1 and the mandrel 2. The area of the deforming channel 4 in the annular sections orthogonal to its axis is 10-15% less than the total area of the channels of the mandrel holder 3.
EFFECT: enabling formation of long-length hollow products from discrete and plasticized materials with a non-porous, defect-free and homogeneous structure of their material in cases where their maximum cross-sectional area is equal to or greater than the cross-sectional area of the screw or plunger path of the extrusion press.
12 cl, 24 dwg

Description

Изобретение относится к производству длинномерных изделий из порошков различных, в том числе и полимерных, материалов, а также из пластифицированных масс путём их экструзии и может быть использовано для изготовления длинномерных полых изделий с различной формой поперечных сечений, площадь которых равна или больше площади сечения экструдера.The invention relates to the production of long products from powders of various, including polymeric, materials, as well as from plasticized masses by extrusion and can be used for the manufacture of long hollow products with various cross-sectional shapes, the area of which is equal to or greater than the cross-sectional area of the extruder.

Известно устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых и пластифицированных масс, включающее экструдер и формующую насадку, состоящую из матрицы, дорна и узла крепления дорна внутри матрицы, при этом дорн выполнен с продольными пазами на его рабочей поверхности (RU 2134640, 1999 г.).A device for molding long hollow products from powder and plasticized masses is known, including an extruder and a molding nozzle consisting of a matrix, a mandrel and a mandrel attachment point inside the matrix, while the mandrel is made with longitudinal grooves on its working surface (RU 2134640, 1999) .

К недостаткам известного устройства относятся низкий уровень физико-механических свойств длинномерных полых изделий, обусловленный неоднородностью их структуры, высоким содержанием дефектов в тех зонах материала, которые были разрушены при продавливании последнего через узел крепления дорна, и связанный с этим низкий выход годного продукта, в частности, для изделий, полученных при степенях вытяжки материала менее 5.The disadvantages of the known device include the low level of physical and mechanical properties of long hollow products, due to the heterogeneity of their structure, the high content of defects in those areas of the material that were destroyed when the latter was forced through the mandrel attachment, and the associated low yield of a suitable product, in particular , for products obtained with material draw ratios less than 5.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формования длинномерных полых изделий из порошковых или пластифицированных масс, включающее экструдер и деформирующую насадку, состоящую из матрицы, дорна и узла крепления дорна внутри матрицы, на рабочих поверхностях матрицы и дорна расположены по одному или более рядов профилированных деформирующих элементов, при этом ряды этих элементов расположены на рабочих поверхностях матрицы и дорна на одинаковом расстоянии от узла крепления дорна или с линейным смещением относительно друг друга вдоль оси дорна не более чем на 3/2 их длины и образуют, по меньшей мере, одну пару рядов, в которой деформирующие элементы матрицы и дорна расположены с одинаковым и равномерным угловым шагом и с окружным смещением деформирующих элементов матрицы относительно деформирующих элементов дорна до половины окружного шага между деформирующими элементами одного ряда, при этом в каждом ряду расстояния от профилированных деформирующих элементов до узла крепления дорна вдоль его оси одинаковы (RU 2492965 C1, опубликовано 20.09.2013).Closest to the proposed one is a device for molding long hollow products from powder or plasticized masses, including an extruder and a deforming nozzle, consisting of a matrix, a mandrel and a mandrel attachment point inside the matrix, one or more rows of profiled deforming elements are located on the working surfaces of the matrix and mandrel , wherein the rows of these elements are located on the working surfaces of the matrix and the mandrel at the same distance from the mandrel attachment point or with a linear offset relative to each other along the mandrel axis by no more than 3/2 of their length and form at least one pair of rows, in which the deforming elements of the matrix and the mandrel are located with the same and uniform angular pitch and with a circumferential displacement of the deforming elements of the matrix relative to the deforming elements of the mandrel up to half the circumferential step between the deforming elements of the same row, while in each row the distances from the profiled deforming elements to the cre node mandrel caps along its axis are the same (RU 2492965 C1, published 09/20/2013).

Эта конструкция устройства для формования полых заготовок и изделий ограничивает возможность реализовать деформацию кручения всей полой заготовки относительно ее оси, а также создать разнонаправленные вращения ее наружной и внутренней поверхностей. Особенно такие деформационные воздействия важны для формования изделий, площадь сечения которых в разы больше площади сечения отверстия полой заготовки, что снижает качество деформационной обработки всего объема материала в процессе формования таких заготовок. Недостатком такого устройства также является отсутствие возможности концентрировать максимальные деформационные воздействия на материал заготовки в тех ее зонах, в которых заготовка разрезается ребрами дорнодержателя внутри матрицы при продавливании ее через каналы дорнодержателя в деформирующий канал устройства. Как показала практика, эти ограничения не позволяют проводить полноценную деформационную обработку всего объема формуемого материала крупногабаритных полых заготовок и изделий.This design of the device for molding hollow billets and products limits the possibility of realizing the torsion deformation of the entire hollow billet relative to its axis, as well as creating multidirectional rotations of its outer and inner surfaces. Especially such deformation effects are important for molding products, the cross-sectional area of which is several times larger than the cross-sectional area of the hollow blank hole, which reduces the quality of the deformation processing of the entire volume of material in the process of molding such blanks. The disadvantage of this device is also the inability to concentrate the maximum deformation effects on the material of the workpiece in those areas in which the workpiece is cut by the ribs of the mandrel inside the matrix when it is forced through the channels of the mandrel into the deforming channel of the device. As practice has shown, these limitations do not allow for a full-fledged deformation processing of the entire volume of the molded material of large-sized hollow billets and products.

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является обеспечение возможности формования из дискретных и пластифицированных материалов длинномерных полых изделий с беспористой, бездефектной и однородной структурой их материала в тех случаях, когда максимальная площадь их поперечного сечения которых равна или больше площади сечения шнекового или плунжерного тракта экструзионного пресса.The technical problem solved by the present invention is to enable the formation of long-length hollow products from discrete and plasticized materials with a non-porous, defect-free and homogeneous structure of their material in cases where the maximum cross-sectional area of \u200b\u200bwhich is equal to or greater than the cross-sectional area of the screw or plunger path of the extrusion press .

Техническая проблема решается тем, что в устройстве для получения длинномерных полых изделий из дискретных или пластифицированных материалов, содержащем фильеру, расположенный на её входе дорнодержатель, включающий обод и рёбра, и закрепленный на рёбрах дорн, при этом фильера и дорн образуют на части своей длины деформирующий канал, в зоне которого рабочие поверхности фильеры и дорна имеют профилированные выступы, расположенные в окружном направлении с равным и одинаковым для фильеры и дорна угловым шагом, согласно изобретению, рёбра дорнодержателя имеют аэродинамический профиль, идентичный форме двояковыпуклого аэродинамического профиля крыла самолета, а профилированные выступы фильеры и дорна представляют собой винтовые выступы, у которых шаг винтовых линий, по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов фильеры и дорна с их поверхностью, по длине канала одинаков, при этом углы подъема винтовых выступов фильеры и углы подъема винтовых выступов дорна противоположны по знаку и имеют величину не менее 45°, причем суммарная высота винтовых выступов в любом поперечном сечении фильеры и дорна не превышает ½ ширины зазора между поверхностями фильеры и дорна, при этом площадь деформирующего канала в ортогональных к его оси кольцевых сечениях на 10-15% меньше суммарной площади каналов дорнодержателя.The technical problem is solved by the fact that in a device for producing long hollow products from discrete or plasticized materials, containing a die, a mandrel located at its inlet, including a rim and ribs, and a mandrel fixed on the ribs, while the die and mandrel form a deforming a channel in the zone of which the working surfaces of the die and the mandrel have profiled protrusions located in the circumferential direction with an equal and identical angular pitch for the die and the mandrel, according to the invention, the mandrel holder ribs have an aerodynamic profile identical to the shape of a biconvex airfoil of an aircraft wing, and the profiled protrusions of the die and the mandrel are helical protrusions, in which the pitch of the helical lines, at the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of the die and the mandrel with their surface, is the same along the length of the channel, while the elevation angles of the helical protrusions of the die and the elevation angles of the helical protrusions of the mandrel are opposite are opposite in sign and have a value of at least 45°, and the total height of the helical protrusions in any cross section of the die and the mandrel does not exceed ½ the width of the gap between the surfaces of the die and the mandrel, while the area of the deforming channel in annular sections orthogonal to its axis is 10-15 % is less than the total area of the mandrel holder channels.

Возможно исполнение устройства, в котором боковые поверхности каждого винтового выступа дорна и фильеры в сечениях ортогональных к оси фильеры и дорна, параллельны оси симметрии сечения винтового выступа, пересекающей ось фильеры и дорна.It is possible to design the device in which the side surfaces of each helical protrusion of the mandrel and die in sections orthogonal to the axis of the die and mandrel are parallel to the axis of symmetry of the section of the helical protrusion that intersects the axis of the die and mandrel.

В другом возможном исполнении устройства касательные к боковым поверхностям каждого винтового выступа дорна и фильеры на ½ их высоты в сечениях, ортогональных к оси фильеры и дорна, пересекаются под углами до 70 ° к оси симметрии сечения винтового выступа, пересекающей ось фильеры и дорна.In another possible design of the device, the tangents to the side surfaces of each helical protrusion of the mandrel and die at ½ of their height in sections orthogonal to the axis of the die and mandrel intersect at angles up to 70 ° to the axis of symmetry of the section of the helical protrusion that intersects the axis of the die and mandrel.

Возможно исполнение устройства, в котором знак угла подъема каждого винтового выступа фильеры и дорна является постоянным по всей их длине.It is possible to design the device, in which the sign of the angle of elevation of each helical protrusion of the die and the mandrel is constant along their entire length.

В другом исполнении устройства знаки углов подъема винтовых выступов дорна и фильеры могут изменяться по длине деформирующего канала по меньшей мере один раз на противоположный в одних и тех же сечениях, ортогональных к их оси, In another version of the device, the signs of the elevation angles of the helical protrusions of the mandrel and die can change along the length of the deforming channel at least once to the opposite in the same sections orthogonal to their axis,

Также возможно исполнение устройства, в котором высота каждого винтового выступа фильеры и дорна изменяется по его длине по гладким периодическим функциям, период указанных функций одинаков для всех винтовых выступов, а их амплитуда составляет до 1/2 от средней высоты соответствующего винтового выступа.It is also possible to design a device in which the height of each helical projection of the die and mandrel varies along its length according to smooth periodic functions, the period of these functions is the same for all helical projections, and their amplitude is up to 1/2 of the average height of the corresponding helical projection.

В возможном варианте выполнения устройства плоскости, проходящие через хорды профилей ребер дорнодержателя, проходят также через ось фильеры и дорна, при этом предпочтительно, чтобы в этих плоскостях перекрещивались винтовые линии, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов фильеры и дорна с их поверхностью. In a possible embodiment of the device, the planes passing through the chords of the profiles of the ribs of the mandrel holder also pass through the axis of the die and mandrel, while it is preferable that helical lines intersect in these planes, passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of the die and mandrel with their surface .

В предпочтительном варианте исполнения устройства винтовые выступы образуют пары, каждая из которых включает винтовой выступ фильеры и винтовой выступ дорна, винтовые линии которых, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов каждой пары с их поверхностью, перекрещиваются в плоскости, проходящей через ось фильеры и дорна, а число пар винтовых выступов, образованных винтовыми выступами дорна и фильеры, кратно числу рёбер дорнодержателя. In the preferred embodiment of the device, the helical projections form pairs, each of which includes a helical projection of the die and a helical projection of the mandrel, the helical lines of which, passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical projections of each pair with their surface, intersect in a plane passing through the axis of the die and mandrel, and the number of pairs of helical protrusions formed by the helical protrusions of the mandrel and die is a multiple of the number of edges of the mandrel holder.

При этом предпочтительно, чтобы в каждом сечении, ортогональном к оси фильеры и дорна, две прямые линии, проходящие через эту ось и оси симметрии поперечных сечений винтовых выступов каждой пары, были расположены под равными по модулю, но противоположными по знаку углами к плоскости, которая проходит через ось фильеры и дорна и в которой перекрещиваются винтовые линии, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов фильеры и дорна с их поверхностью. In this case, it is preferable that in each section orthogonal to the axis of the die and the mandrel, two straight lines passing through this axis and the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of each pair are located at angles equal in absolute value, but opposite in sign, to the plane, which passes through the axis of the die and the mandrel and in which helical lines intersect, passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of the die and mandrel with their surface.

Предпочтительным является исполнение устройства, в котором пары винтовых выступов фильеры и дорна образуют две или более групп винтовых выступов, расположенных по длине деформирующего канала с промежутками между группами, при этом в каждой группе число пар винтовых выступов, образованных винтовыми выступами дорна и фильеры, кратно числу рёбер дорнодержателя. It is preferable to design a device in which pairs of helical projections of the die and the mandrel form two or more groups of helical projections located along the length of the deforming channel with gaps between the groups, while in each group the number of pairs of helical projections formed by the helical projections of the mandrel and die is a multiple of the number ribs of the mandrel holder.

Возможно исполнение устройства, в котором пары винтовых выступов каждой группы смещены в окружном направлении относительно пар винтовых выступов соседней группы на угол до половины окружного угла между рёбрами дорнодержателя. It is possible to design the device in which pairs of helical protrusions of each group are displaced in the circumferential direction relative to pairs of helical protrusions of the adjacent group by an angle of up to half the circumferential angle between the mandrel holder ribs.

Наиболее предпочтительным является исполнение устройства, в котором фильера и дорн образуют последовательно с деформирующим каналом соосные с ним формующий и калибрующий каналы, при этом в сечениях, ортогональных к оси фильеры и дорна, площадь кольцевого зазора между поверхностями фильеры и дорна по длине формующего канала устройства последовательно увеличивается, а затем уменьшается так, что размеры и форма указанных сечений формующего канала принимают на выходе из формующего канала размеры и форму готового изделия, а размеры и форма ортогональных к оси фильеры и дорна кольцевых сечений между поверхностями фильеры и дорна в калибрующем канале соответствуют размерам и форме поперечных сечений готового изделия и по длине канала остаются постоянными.The most preferable is the execution of the device, in which the die and the mandrel form, in series with the deforming channel, the forming and calibrating channels coaxial with it, while in sections orthogonal to the axis of the die and the mandrel, the area of the annular gap between the surfaces of the die and the mandrel along the length of the forming channel of the device is successively increases and then decreases so that the dimensions and shape of the indicated sections of the forming channel take on the dimensions and shape of the finished product at the outlet of the forming channel, and the dimensions and shape of the annular sections orthogonal to the axis of the die and the mandrel between the surfaces of the die and the mandrel in the calibrating channel correspond to the dimensions and the shape of the cross sections of the finished product and along the length of the channel remain constant.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в получении однородной беспористой и бездефектной структуры материала изделия. Этот результат достигается изменением формы, размеров, углов подъема и знака цилиндрических винтовых линий, проходящих по вершинам профилированных выступов на профилированных поверхностях фильер и дорна, а также поэтапным смещением в окружном направлении относительно оси устройства расположений групп профилированных выступов, что позволяет варьировать направлениями, величинами и соотношениями между деформациями, получаемыми материалом формуемых заготовок, и подбирать оптимальные для каждого обрабатываемого материала значения и количество циклических изменений этих параметров деформационной обработки заготовки.The technical result achieved by the invention is to obtain a homogeneous, non-porous and defect-free structure of the product material. This result is achieved by changing the shape, dimensions, elevation angles and sign of cylindrical helical lines passing along the tops of the profiled ledges on the profiled surfaces of the dies and mandrel, as well as by a gradual displacement in the circumferential direction relative to the axis of the arrangement of the groups of profiled ledges, which allows varying the directions, sizes and the ratios between the deformations obtained by the material of the formed blanks, and to select the optimal values for each processed material and the number of cyclic changes in these parameters of the deformation processing of the blank.

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated in the drawings.

На фиг.1 показано осевое сечение предложенного устройства (без экструзионного пресса) для получения изделий из дискретных или пластифицированных материалов. Figure 1 shows an axial section of the proposed device (without an extrusion press) for producing products from discrete or plasticized materials.

На фиг.2 – заготовка, формуемая в деформирующем, формообразующем и калибрующем каналах устройства.Figure 2 - workpiece, molded in the deforming, shaping and calibrating channels of the device.

На фиг. 3 – осевое сечение заготовки, представленной на фиг. 2.In FIG. 3 is an axial section of the workpiece shown in Fig. 2.

На фиг. 4 – дорнодержатель, хорды профилей ребер которого лежат в плоскостях, проходящих через ось устройства, общий вид.In FIG. 4 - mandrel holder, the chords of the rib profiles of which lie in planes passing through the axis of the device, general view.

На фиг. 5 – сечение по I-I на фиг. 4 – профиль ребра дорнодержателя.In FIG. 5 - section along I-I in Fig. 4 – profile of the mandrel holder rib.

На фиг. 6 (а-в) – варианты ортогональных к оси деформирующего канала сечений винтовых выступов, расположенных на поверхностях фильеры и дорна.In FIG. 6 (a-c) - variants of sections of helical protrusions orthogonal to the axis of the deforming channel, located on the surfaces of the die and mandrel.

На фиг. 7 – две половины участка фильеры с винтовыми выступами, угол подъема угла которых имеет один знак. In FIG. 7 - two halves of the die section with helical protrusions, the angle of elevation of the angle of which has the same sign.

На фиг. 8 – участок дорна с винтовыми выступами, угол подъема угла которых имеет один знак. In FIG. 8 - mandrel section with helical protrusions, the angle of elevation of the angle of which has one sign.

На фиг. 9 – часть заготовки в деформирующем канале, фильера которого приведена на фиг. 7, а дорн на фиг. 8. In FIG. 9 - part of the workpiece in the deforming channel, the die of which is shown in Fig. 7, and the mandrel in Fig. 8.

На фиг. 10 – осевое сечение части заготовки материала, приведенной на фиг. 9.In FIG. 10 is an axial section of a part of the material blank shown in FIG. 9.

На фиг. 11 – ортогональные к оси фильеры и дорна сечения с А-А по М-М части заготовки, приведенной на фиг. 10.In FIG. 11 - sections orthogonal to the axis of the die and the mandrel from A-A along the M-M part of the workpiece shown in Fig. 10.

На фиг. 12 – ортогональные к оси фильеры и дорна сечения с Н-Н по Щ-Щ части заготовки, приведенной на фиг. 10.In FIG. 12 - sections orthogonal to the axis of the die and the mandrel from H-N along W-W of the part of the workpiece shown in Fig. 10.

На фиг. 13 – две половины участка фильеры, винтовые выступы которой имеют углы подъема, знак которых изменяется по ее длине на противоположный.In FIG. 13 - two halves of the section of the die, the helical protrusions of which have elevation angles, the sign of which changes along its length to the opposite.

На фиг. 14 – участок дорна, винтовые выступы которого имеют углы подъема, которые изменяют по его длине свой знак на противоположный.In FIG. 14 - mandrel section, the helical protrusions of which have elevation angles that change their sign to the opposite along its length.

На фиг. 15 – часть заготовки отформованной в деформирующем канале с фильерой, приведенной на фиг. 13, и с дорном, приведенным на фиг. 14. In FIG. 15 - part of the workpiece molded in the deforming channel with a die shown in Fig. 13 and with the mandrel shown in FIG. 14.

На фиг. 16 – осевое сечение части заготовки, приведенной на фиг. 15.In FIG. 16 is an axial section of a part of the workpiece shown in FIG. 15.

На фиг. 17 – ортогональные к оси дорна сечения с А'-А' по М'-М' части заготовки, приведенной на фиг. 16.In FIG. 17 - sections orthogonal to the axis of the mandrel from A'-A' to M'-M' of the part of the workpiece shown in FIG. 16.

На фиг. 18 – ортогональные к оси дорна сечения с Н'-Н' по Э'-Э' части заготовки, приведенной на фиг. 16.In FIG. 18 - sections orthogonal to the axis of the mandrel from H'-H' to E'-E' of the part of the workpiece shown in FIG. 16.

На фиг. 19 – вид на деформирующий канал со стороны дорнодержателя с указанием расположения продольных сечений заготовки в секторе ± 60° от ребра дорнодержателя.In FIG. 19 – view of the deforming channel from the side of the mandrel with indication of the location of the longitudinal sections of the workpiece in the sector ± 60° from the edge of the mandrel.

На фиг. 20 – приведенные на фиг.19 осевые сечения с Аʺ-Аʺ по Гʺ-Гʺ заготовки, формуемой в деформационном канале, приведенном на фиг. 13,14.In FIG. 20 - shown in Fig.19 axial sections from A'-A' to G'-G' of the workpiece molded in the deformation channel shown in Fig. 13.14.

На фиг. 21 – осевые сечения с Дʺ-Дʺ по Иʺ-Иʺ заготовки, формуемой в деформационном канале, приведенном на фиг. 13, 14.In FIG. 21 - axial sections from Dʺ-Dʺ to Iʺ-Iʺ of the workpiece molded in the deformation channel shown in Fig. 13, 14.

На фиг. 22 – осевые сечения с Кʺ-Кʺ по Нʺ-Нʺ заготовки, формуемой в деформационном канале, приведенном на фиг. 13, 14.In FIG. 22 - axial sections from K'-K' to H'-H' of the billet molded in the deformation channel shown in FIG. 13, 14.

На фиг. 23 – часть заготовки в деформирующем канале, имеющем по длине канала две группы выступов у фильеры и дорна.In FIG. 23 - part of the workpiece in the deforming channel, which has two groups of protrusions along the length of the channel near the die and the mandrel.

На фиг. 24 – структура материала полого изделия, полученного на шнековом экструдере, площадь сечения которого на 15% больше площади сечения шнекового тракта; изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа, ускоряющее напряжение 20,0 кВ, увеличение х1000, детектор сканирующих электронов, шкала 50 мкм.In FIG. 24 - the structure of the material of a hollow product obtained on a screw extruder, the cross-sectional area of \u200b\u200bwhich is 15% larger than the cross-sectional area of the screw tract; the image was obtained using a scanning electron microscope, accelerating voltage 20.0 kV, x1000 magnification, scanning electron detector, scale 50 µm.

Устройство для получения длинномерных полых изделий из дискретных или пластифицированных материалов с различной формой поперечных сечений, площадь которых может быть равна или больше площади сечения экструзионного плунжерного или шнекового пресса, содержит фильеру 1 и дорн 2 (фиг. 1). Фильера 1 и дорн 2 образуют по своей длине деформирующий канал 4, формующий канал 5 и калибрующий канал 6. На входе в деформирующий канал 4 перед фильерой 1 расположен дорнодержатель 3. В деформирующем канале 4 рабочие поверхности фильеры 1 и дорна 2 имеют профилированные винтовые выступы 7, 8, расположенные в окружном направлении с равным и одинаковым для фильеры 1 (винтовые выступы 7) и дорна 2 (винтовые выступы 8) угловым шагом. На фиг.2 и 3 показана поверхность и продольное сечение полой заготовки 9, формуемой в деформирующем, формующем и калибрующем каналах 4, 5 и 6 устройства.A device for producing long hollow products from discrete or plasticized materials with various cross-sectional shapes, the area of which can be equal to or greater than the cross-sectional area of an extrusion plunger or screw press, contains a die 1 and a mandrel 2 (Fig. 1). The die 1 and mandrel 2 form along its length a deforming channel 4, a forming channel 5 and a calibrating channel 6. A mandrel holder 3 is located at the entrance to the deforming channel 4 in front of the die 1. In the deforming channel 4 the working surfaces of the die 1 and the mandrel 2 have profiled helical protrusions 7 , 8, located in the circumferential direction with equal and identical for die 1 (screw ledges 7) and mandrel 2 (screw ledges 8) angular pitch. Figure 2 and 3 shows the surface and longitudinal section of the hollow workpiece 9, molded in the deforming, forming and calibrating channels 4, 5 and 6 of the device.

Шаг винтовых линий, проходящих по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 фильеры 1 и дорна 2 с их поверхностью, по длине деформирующего канала 4 одинаков. Углы подъема винтовых выступов 7 фильеры 1 и углы подъема винтовых выступов 8 дорна 2 противоположны по знаку и имеют величину не менее 45°, а суммарная высота винтовых выступов 7 и 8 в любом поперечном сечении фильеры 1 и дорна 2 не превышает ½ ширины зазора между поверхностями фильеры 1 и дорна 2. При этом соотношение высот винтовых выступов фильеры и дорна в любом поперечном сечении может составлять от 1:3 до 3:1. The step of the helical lines passing through the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of the die 1 and mandrel 2 with their surface is the same along the length of the deforming channel 4. The elevation angles of the helical projections 7 of the die 1 and the elevation angles of the helical projections 8 of the mandrel 2 are opposite in sign and have a value of at least 45°, and the total height of the helical projections 7 and 8 in any cross section of the die 1 and the mandrel 2 does not exceed ½ the width of the gap between the surfaces die 1 and mandrel 2. The ratio of the heights of the helical protrusions of the die and mandrel in any cross section can be from 1:3 to 3:1.

Примыкающий к деформирующему каналу 4 формующий канал 5 не имеет на поверхностях фильеры 1 и дорна 2 винтовых выступов. В сечениях, ортогональных к оси фильеры 1 и дорна 2, площадь кольцевого зазора между их поверхностями по длине формующего канала 5, как показано на фиг.1-3, последовательно увеличивается, возможно в число раз от 1 до 5, а затем уменьшается так, что форма и размеры указанных сечений формующего канала 5 принимают размеры и форму готового изделия, а размеры и форма ортогональных к оси фильеры 1 и дорна 2 кольцевых сечений между их поверхностями в калибрующем канале 6 соответствуют размерам и форме поперечных сечений готового изделия и по длине канала 6 остаются постоянными.The forming channel 5 adjacent to the deforming channel 4 does not have helical protrusions on the surfaces of the die 1 and the mandrel 2. In sections orthogonal to the axis of the die 1 and the mandrel 2, the area of the annular gap between their surfaces along the length of the forming channel 5, as shown in Fig.1-3, sequentially increases, possibly by a number of times from 1 to 5, and then decreases so, that the shape and dimensions of the specified sections of the forming channel 5 take the dimensions and shape of the finished product, and the dimensions and shape of the annular sections orthogonal to the axis of the die 1 and mandrel 2 between their surfaces in the calibrating channel 6 correspond to the dimensions and shape of the cross sections of the finished product and along the length of the channel 6 remain constant.

Винтовые выступы 7, 8 фильеры и дорна могут иметь различный профиль. Возможны варианты, когда боковые поверхности каждого винтового выступа 7, 8 фильеры и дорна в сечениях, ортогональных к оси фильеры 1 и дорна 2, параллельны пересекающим ось фильеры и дорна (фиг. 6 б) осям симметрии этих сечений винтовых выступов 7, 8. Helical protrusions 7, 8 of the die and mandrel may have a different profile. Variants are possible when the side surfaces of each helical protrusion 7, 8 of the die and mandrel in sections orthogonal to the axis of die 1 and mandrel 2 are parallel to the axes of symmetry of these sections of helical protrusions 7, 8 crossing the axis of the die and mandrel (Fig. 6 b).

Еще в одном варианте касательные к боковым поверхностям каждого винтового выступа 7, 8 фильеры и дорна и на ½ их высоты в сечениях, ортогональных к оси фильеры 1 и дорна 2, пересекаются под углами до 70 ° к пересекающим ось фильеры и дорна (фиг. 6 а, в) осям симметрии этих сечений винтовых выступов. In another version, the tangents to the side surfaces of each helical protrusion 7, 8 of the die and mandrel and at ½ of their height in sections orthogonal to the axis of the die 1 and mandrel 2 intersect at angles up to 70 ° to those crossing the axis of the die and mandrel (Fig. 6 a, c) the axes of symmetry of these sections of helical protrusions.

Высота винтовых выступов 7, 8 фильеры и дорна может быть постоянной по их длине. Возможен также вариант, когда высота каждого винтового выступа 7, 8 фильеры и дорна изменяется по его длине по гладкой периодической функции. Период указанных функций одинаков для всех винтовых выступов 7, 8, а их амплитуда составляет до 1/2 от средней высоты соответствующего винтового выступа 7, 8. The height of the helical projections 7, 8 of the die and mandrel can be constant along their length. It is also possible that the height of each helical projection 7, 8 of the die and the mandrel changes along its length according to a smooth periodic function. The period of these functions is the same for all helical protrusions 7, 8, and their amplitude is up to 1/2 of the average height of the corresponding helical protrusion 7, 8.

Дорнодержатель 3 включает обод 10 и рёбра 11 (фиг. 4), на которых закреплен дорн 2. Рёбра 11 дорнодержателя 3 имеют аэродинамический профиль (фиг. 5), идентичный форме двояковыпуклого аэродинамического профиля крыла самолета с различной площадью боковых поверхностей, по которым течет материал, что обеспечивает на выходе формуемой полой заготовки из дорнодержателя 3 разницу скоростей поверхностей потоков материала, обтекающих ребра 11 дорнодержателя 3. Число рёбер 11 в данном варианте равно трем. The mandrel holder 3 includes a rim 10 and ribs 11 (Fig. 4), on which the mandrel 2 is fixed. The ribs 11 of the mandrel holder 3 have an aerodynamic profile (Fig. 5), identical to the shape of a biconvex airfoil of an aircraft wing with a different area of the side surfaces along which the material flows , which provides at the exit of the molded hollow blank from the mandrel holder 3 the difference in the speeds of the surfaces of material flows flowing around the ribs 11 of the mandrel holder 3. The number of ribs 11 in this embodiment is three.

На фиг. 4 показан дорнодержатель 3 с тремя рёбрами 11, в котором плоскости, проходящие через хорды h профилей ребер 11 (фиг. 5), проходят через ось фильеры 1 и дорна 2. При этом, как правило, в этих плоскостях перекрещиваются винтовые линии, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 фильеры 1 и дорна 2 с их поверхностью. In FIG. 4 shows a mandrel holder 3 with three ribs 11, in which the planes passing through the chords h of the profiles of the ribs 11 (Fig. 5) pass through the axis of the die 1 and the mandrel 2. In this case, as a rule, helical lines crossing along these planes points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of the die 1 and mandrel 2 with their surface.

Винтовые выступы 7, 8 образуют пары, каждая из которых включает винтовой выступ 7 фильеры и винтовой выступ 8 дорна. Винтовые линии которые, проходят по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 каждой пары с их поверхностью, перекрещиваются в плоскости, проходящей через ось фильеры 1 и дорна 2 (фиг. 11, сечение Ж-Ж; фиг. 17 сечения А'-А', Е'-Е', Ж'-Ж'; фиг. 18, сечения Ф'-Ф', Х'-Х') и через хорды профиля ребра 11 дорнодержателя (фиг. 4). Число пар винтовых выступов, образованных винтовыми выступами 7, 8 фильеры и дорна, кратно числу рёбер 11 дорнодержателя. The helical projections 7, 8 form pairs, each of which includes a helical projection 7 of the die and a helical projection 8 of the mandrel. Helical lines that pass through the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of each pair with their surface, intersect in a plane passing through the axis of the die 1 and the mandrel 2 (Fig. 11, section G-Zh; Fig. 17 section A '-A', E'-E', W'-W'; Fig. 18, sections F'-F', X'-X') and through the chords of the profile of the rib 11 of the mandrel holder (Fig. 4). The number of pairs of helical protrusions formed by the helical protrusions 7, 8 of the die and mandrel is a multiple of the number of ribs 11 of the mandrel.

При этом в каждом сечении, ортогональном к оси фильеры 1 и дорна 2, две прямые линии, проходящие через эту ось и оси симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 каждой пары, расположены под равными по модулю, но противоположными по знаку углами к плоскости, проходящей через ось фильеры и дорна, в которой перекрещиваются винтовые линии, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 фильеры 1 и дорна 2 с их поверхностью (фиг. 11, 12, 17, 18). Moreover, in each section, orthogonal to the axis of the die 1 and mandrel 2, two straight lines passing through this axis and the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of each pair are located at angles equal in absolute value, but opposite in sign to the plane, passing through the axis of the die and the mandrel, in which helical lines intersect, passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of the die 1 and mandrel 2 with their surface (Fig. 11, 12, 17, 18).

Знак угла подъема каждого винтового выступа 7, 8 фильеры и дорна может быть постоянным по всей их длине (фиг. 7, 8). Полая заготовка 12 материала, формуемая в деформирующем канале 4 с такими выступами, показана на фиг. 9. На фиг. 10 показано продольное сечение заготовки 12, а на фиг. 11 и 12 показано, как изменяется форма ее ортогональных к оси фильеры 1 и дорна 2 сечений при вращении ее внутренней и внешней поверхности в оппозитных друг другу направлениях в процессе перемещения формуемой заготовки 12 вдоль оси деформирующего канала 4, в котором винтовые выступы 7 и 8 имеют постоянные форму и размеры.The sign of the angle of elevation of each helical protrusion 7, 8 of the die and mandrel can be constant along their entire length (Fig. 7, 8). A hollow material blank 12 molded in a deformation channel 4 with such protrusions is shown in FIG. 9. In FIG. 10 shows a longitudinal section of blank 12, and FIG. 11 and 12 show how the shape of its orthogonal to the axis of the die 1 and the mandrel 2 changes with the rotation of its inner and outer surfaces in opposite directions to each other in the process of moving the molded workpiece 12 along the axis of the deforming channel 4, in which the helical protrusions 7 and 8 have constant shape and size.

Также возможен вариант устройства, в котором знак угла подъема винтовых выступов 7, 8 фильеры (фиг. 13) и дорна (фиг.14) изменяется на противоположный по длине деформирующего канала 4 по меньшей мере один раз в одном для всех этих выступов сечении, ортогональном к их оси. Полая заготовка 13, формуемая в деформирующем канале 4 с такими выступами, показана на фиг. 15. На фиг. 16 показано продольное сечение заготовки 13, а на фиг. 17 и 18 показано, как в процессе перемещения формуемой заготовки 13 вдоль оси деформирующего канала 4 изменяется форма ее сечений, ортогональных к оси фильеры и дорна (поперечных сечений), при вращении внутренней и внешней поверхностей полой формуемой заготовки 13 в оппозитных друг к другу направлениях при однократном изменении направлений их вращений на противоположные в процессе перемещения формуемой заготовки 13 вдоль оси деформирующего канала 4.A variant of the device is also possible, in which the sign of the angle of elevation of the helical projections 7, 8 of the die (Fig. 13) and the mandrel (Fig. 14) is changed to the opposite along the length of the deforming channel 4 at least once in one section for all these projections, orthogonal to their axis. A hollow blank 13 molded in a deformation channel 4 with such protrusions is shown in FIG. 15. In FIG. 16 shows a longitudinal section of blank 13, and FIG. 17 and 18 show how, in the process of moving the molded workpiece 13 along the axis of the deforming channel 4, the shape of its sections, orthogonal to the axis of the die and the mandrel (cross sections), changes with the rotation of the inner and outer surfaces of the hollow molded workpiece 13 in opposite directions to each other at a single change in the directions of their rotations to the opposite ones in the process of moving the molded workpiece 13 along the axis of the deforming channel 4.

На фиг. 19-22 показано, как в зависимости от величины окружного угла между сечениями полой заготовки 13, проходящими через ось деформирующего канала 4, и сечением, проходящим через ось деформирующего канала 4, в котором перекрещиваются винтовые линии, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 фильеры 1 и дорна 2 с их поверхностью, изменяется по длине деформирующего канала 4 форма этих сечений, вызывая в заготовке деформации разнознакового изгиба и циклически переходящие друг в друга деформации ее осадки и вытяжки.In FIG. 19-22 shows how, depending on the size of the circumferential angle between the sections of the hollow workpiece 13 passing through the axis of the deforming channel 4, and the section passing through the axis of the deforming channel 4, in which the helical lines intersect, passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of die 1 and mandrel 2 with their surface, the shape of these sections changes along the length of the deforming channel 4, causing deformations of different signs bending in the workpiece and deformations of its precipitation and drawing cyclically passing into each other.

В предпочтительном исполнении пары винтовых выступов 7, 8 фильеры и дорна образуют две или более групп винтовых выступов 7, 8, расположенных по длине деформирующего канала 4 с промежутками между группами (фиг. 1), при этом в каждой группе число пар винтовых выступов, образованных винтовыми выступами 7, 8 фильеры и дорна, кратно числу рёбер 11 дорнодержателя. In the preferred embodiment, pairs of helical protrusions 7, 8 of the die and the mandrel form two or more groups of helical protrusions 7, 8 located along the length of the deforming channel 4 with gaps between the groups (Fig. 1), while in each group the number of pairs of helical protrusions formed screw protrusions 7, 8 of the die and mandrel, a multiple of the number of ribs 11 of the mandrel.

Предпочтительно, чтобы пары винтовых выступов 7, 8 каждой группы были смещены в окружном направлении относительно пар винтовых выступов 7, 8 соседней группы на угол до половины окружного угла между рёбрами 11 дорнодержателя 3. При наличии у дорнодержателя 3 трех рёбер величина этого угла не превышает 60°.It is preferable that the pairs of helical protrusions 7, 8 of each group are displaced in the circumferential direction relative to the pairs of helical protrusions 7, 8 of the adjacent group by an angle of up to half the circumferential angle between the ribs 11 of the mandrel holder 3. If the mandrel holder 3 has three ribs, the value of this angle does not exceed 60 °.

На фиг. 23 показана поверхность полой заготовки 14 в деформирующем канале 4 устройства, состоящем из двух блоков, в каждом из которых расположена группа винтовых выступов 7, 8 фильеры и дорна. При этом ориентации пар их винтовых выступов 7, 8 смещены вокруг оси фильеры 1 и дорна 3 в данном случае на половину углового шага между ребрами 11 дорнодержателя 3, как это показано на фиг. 1, 4. In FIG. 23 shows the surface of the hollow workpiece 14 in the deforming channel 4 of the device, which consists of two blocks, each of which contains a group of helical protrusions 7, 8 of the die and the mandrel. In this case, the orientations of the pairs of their helical protrusions 7, 8 are displaced around the axis of the die 1 and the mandrel 3 in this case by half the angular step between the ribs 11 of the mandrel 3, as shown in Fig. 14.

На фиг. 24 показана структура излома материала отформованного в данном устройстве полого изделия (снимок получен на растровом микроскопе), из которой следует, что излом материала полого изделия, площадь которого на 15% больше площади сечения шнекового тракта экструзионного пресса, прошел через частицы порошка GUR4150, из которого было получено изделие, а не через границы между ними, что свидетельствует о высокой прочности межграничных связей между частицами материала отформованного изделия.In FIG. 24 shows the structure of the fracture of the material of the hollow product molded in this device (the image was taken on a scanning microscope), from which it follows that the fracture of the material of the hollow product, the area of which is 15% larger than the cross-sectional area of the screw duct of the extrusion press, passed through the particles of the GUR4150 powder, from which the product was obtained, and not through the boundaries between them, which indicates a high strength of interboundary bonds between the particles of the material of the molded product.

В процессе получения длинномерных полых изделий на экструзионных плунжерных или шнековых прессах устройство работает следующим образом.In the process of obtaining long hollow products on extrusion plunger or screw presses, the device operates as follows.

Исходный пластифицированный или дискретный материал, в качестве которого могут использоваться порошковые или гранулированные материалы, а также дробленные на мелкие фракции вторичные продукты, продавливается, как показано на фиг.1, плунжером или шнеком в деформирующий канал 4 оснастки через каналы дорнодержателя 3, ребрами 11 которого формуемая заготовка разрезается на продольные полосы, обтекающие их боковые поверхности, профили которых, в сечениях ортогональных к этим поверхностям, имеют, как это показано на фиг. 4 и 5, форму аэродинамического профиля самолетного крыла, а хорды этих профилей лежат в одной плоскости. Такие профили ребер 11 обеспечивают разность скоростей поступательных движений поверхностей потоков материала, обтекающих ребра 11 дорнодержателя 3, и относительное скольжение этих поверхностей на выходе материала из каналов дорнодержателя 3 в кольцевой деформирующий канал 4 устройства, располагающийся между поверхностями фильеры 1 и дорна 2. Площадь деформирующего канала 4 в ортогональных к его оси кольцевых сечениях на 10-15% меньше суммарной площади каналов дорнодержателя 3, через которые перемещается материал формуемой заготовки, что создает напряжения сжатия в окружном к оси канала 4 направлении, ортогональные к боковым поверхностям полос заготовки на выходе их из каналов дорнодержателя 3. Относительное скольжение слоев материала на поверхностях контакта этих полос даже при малых величинах их сжатия, как показала практика, способствует залечиванию дефектов структуры материала в этих зонах заготовки.The original plasticized or discrete material, which can be used as powder or granular materials, as well as secondary products crushed into small fractions, is pressed, as shown in figure 1, by a plunger or screw into the deforming channel 4 of the tooling through the channels of the mandrel holder 3, the ribs 11 of which The molded workpiece is cut into longitudinal strips, the side surfaces flowing around them, the profiles of which, in sections orthogonal to these surfaces, have, as shown in Fig. 4 and 5, the shape of the airfoil of an aircraft wing, and the chords of these airfoils lie in the same plane. Such profiles of the ribs 11 provide the difference in the speeds of the translational movements of the surfaces of the flows of material flowing around the ribs 11 of the mandrel holder 3, and the relative sliding of these surfaces at the exit of the material from the channels of the mandrel holder 3 into the annular deforming channel 4 of the device, located between the surfaces of the die 1 and the mandrel 2. The area of the deforming channel 4 in annular sections orthogonal to its axis is 10-15% less than the total area of the channels of the mandrel holder 3 through which the material of the molded workpiece moves, which creates compressive stresses in the circumferential direction to the axis of the channel 4, orthogonal to the side surfaces of the strips of the workpiece at their exit from the channels of the mandrel holder 3. The relative sliding of the material layers on the contact surfaces of these strips, even at low values of their compression, as practice has shown, contributes to the healing of defects in the material structure in these zones of the workpiece.

На входе полой заготовки в деформирующий канал 4 в ее внутреннюю и внешнюю поверхности плавно внедряют равное количество расположенных на профилированных поверхностях фильеры 1 и дорна 2 с одинаковым окружным шагом профилированных винтовых выступов 7 и 8, типовые формы сечения которых показаны на фиг. 6. Такие локальные осадки внутренней и внешней поверхностей полой заготовки дополнительно уменьшают площадь ее поперечных сечений до 40%, вызывая соответствующие этому процессу радиального сжатия заготовки ее вытяжку в продольном направлении.At the entrance of the hollow workpiece into the deforming channel 4, an equal number of die 1 and mandrel 2 located on the profiled surfaces with the same circumferential pitch of profiled helical protrusions 7 and 8 are smoothly introduced into its inner and outer surfaces, the typical cross-sectional shapes of which are shown in Fig. 6. Such local precipitation of the inner and outer surfaces of the hollow billet additionally reduces the area of its cross sections to 40%, causing the billet to be stretched in the longitudinal direction corresponding to this process of radial compression of the billet.

Расположенные в деформирующем канале 4 на профилированных поверхностях фильеры 1 и дорна 2 профилированные винтовые выступы 7, 8, показанные на фиг. 6, по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений которых с их поверхностью проходят цилиндрические винтовые линии, имеющие по длине деформирующего канала 4 одинаковый шаг и оппозитные друг другу знаки угла их подъема, в процессе перемещения заготовки вдоль оси деформирующего канала 4 вращают внутреннюю и внешнюю поверхности заготовки вокруг оси деформирующего канала устройства в оппозитных друг к другу направлениях, что вызывает как в окружном, так и в продольном направлениях деформации сдвига в материале формуемой полой заготовки, достигающие своих максимальных значений, как это показано на фиг. 11, 12, в тех зонах заготовки, в которых цилиндрические винтовые линии, по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 фильеры и дорна с их поверхностью, перекрещиваются, и расстояния между точками пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 с их поверхностью минимально. В этих же зонах достигают своих максимальных значений и локальные радиальные деформации осадки полой заготовки, вызывающие, соответственно, в этих зонах и максимальные локальные деформации вытяжки заготовки, перемещаемой по деформирующему каналу 4. Located in the deforming channel 4 on the profiled surfaces of the die 1 and mandrel 2 profiled helical protrusions 7, 8, shown in Fig. 6, along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of which cylindrical helical lines pass with their surface, having the same pitch along the length of the deforming channel 4 and opposite signs of the angle of their rise, in the process of moving the workpiece along the axis of the deforming channel 4, the inner and outer surfaces of the workpiece are rotated around the axis of the deforming channel of the device in opposite directions to each other, which causes both in the circumferential and longitudinal directions shear deformations in the material of the formed hollow billet, reaching their maximum values, as shown in Fig. 11, 12, in those areas of the workpiece in which cylindrical helical lines, at the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical projections 7, 8 of the helical projections 7, 8 of the die and mandrel with their surface, intersect, and the distances between the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical projections 7, 8 with their surface is minimal. In the same zones, the local radial deformations of the hollow billet settlement also reach their maximum values, causing, respectively, in these zones, the maximum local deformations of the billet drawing moving along the deforming channel 4.

Процесс перемещения полой заготовки по деформирующему каналу инициирует также процесс перетекания ее материала через расположенные на профилированных поверхностях фильеры 1 и дорна 2 винтовые выступы 7, 8, что вызывает в продольном, как показано на фиг. 20-22, и в окружном, как показано на фиг. 11, 12, направлениях деформации разнознакового изгиба заготовки, а в плоскостях, проходящих через ось фильеры 1 и дорна 2, в которых цилиндрические винтовые линии, по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 фильеры и дорна с их поверхностью, перекрещиваются, вызывают направленные вдоль оси циклически переходящие друг в друга деформации ее осадки и вытяжки с изменением при каждом таком переходе направлений поверхностей сдвига в материале заготовки, а также и изменений направлений максимальных сжимающих напряжений в материале заготовки на ортогональные. The process of moving the hollow workpiece along the deforming channel also initiates the process of its material flowing through the screw protrusions 7, 8 located on the profiled surfaces of the die 1 and mandrel 2, which causes in the longitudinal, as shown in Fig. 20-22 and circumferentially, as shown in FIG. 11, 12, the directions of deformation of the workpiece bending of different signs, and in the planes passing through the axis of the die 1 and the mandrel 2, in which the cylindrical helical lines, at the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of the die and mandrel with their surface, intersect, cause deformations of its upsetting and drawing directed along the axis, cyclically passing into each other, with a change in the directions of the shear surfaces in the workpiece material at each such transition, as well as changes in the directions of maximum compressive stresses in the workpiece material to orthogonal ones.

При этом интенсивность всех типов деформаций заготовки, вызванных процессом перетекания ее материала через профилированные винтовые выступы, изменяется по гладким периодическим функциям в окружном направлении с количеством циклов, как показано на фиг. 11, 12, равным отношению угла закручивания поверхностей заготовки к окружному углу между винтовыми выступами 7 и 8, расположенными на поверхностях фильеры 1 и дорна 2, а в продольном направлении, как показано на фиг.20-22, не менее одного раза.In this case, the intensity of all types of deformations of the workpiece, caused by the process of flowing of its material through the profiled helical protrusions, varies according to smooth periodic functions in the circumferential direction with the number of cycles, as shown in Fig. 11, 12, equal to the ratio of the angle of twisting of the workpiece surfaces to the circumferential angle between the helical protrusions 7 and 8 located on the surfaces of the die 1 and mandrel 2, and in the longitudinal direction, as shown in Fig.20-22, at least once.

Показанные на фиг. 13 и 14 поверхности фильеры 1 и дорна 2 в деформирующем канале 4 имеют винтовые выступы 7 и 8, которые в одной и той же плоскости, ортогональной к оси устройства, изменяют направления, под которыми они пересекают образующие осесимметричных поверхностей фильеры 1 и дорна 2, что, как показано на фиг. 15, 17 и 18 вызывает при перемещении формуемой полой заготовки через эту плоскость изменение направлений относительного вращения поверхностей, и, соответственно, изменяют и направления поверхностей сдвига в материале полой заготовки, а также изменяют направления относительного скольжения материала вдоль этих поверхностей. При этом любое изменение схемы деформации заготовки ведет к перестройке направлений и расположений как систем микроповерхностей сдвига, так и образованных ими магистральных полос сдвига в материале заготовки, вовлекая при каждом таком переходе в процессы относительного скольжения дополнительно и новые структурные единицы материала, в том числе, инициируя и их перемещения внутри групп этих элементов.Shown in FIG. 13 and 14, the surfaces of the die 1 and the mandrel 2 in the deforming channel 4 have helical protrusions 7 and 8, which in the same plane, orthogonal to the axis of the device, change the directions under which they intersect the generatrix of the axisymmetric surfaces of the die 1 and the mandrel 2, which , as shown in FIG. 15, 17 and 18 causes, when the formed hollow billet is moved through this plane, a change in the directions of the relative rotation of the surfaces, and, accordingly, the directions of the shear surfaces in the material of the hollow billet also change, and also change the directions of the relative sliding of the material along these surfaces. At the same time, any change in the deformation scheme of the workpiece leads to a restructuring of the directions and arrangements of both the systems of shear microsurfaces and the main shear bands formed by them in the workpiece material, involving additionally new structural units of the material in the relative slip processes, including initiating and their movements within the groups of these elements.

В зонах изменения направлений вращения внутренней и наружной поверхности формуемой заготовки, через которые в процессе ее перемещения вдоль деформирующего канала 4 проходит весь объем материала формуемой заготовки, материал заготовки получает также дополнительные сдвиговые деформации в плоскостях, ортогональных к оси деформирующего канала 4. Эти деформации вызывают оппозитные друг другу по направлению относительные сдвиги слоев материала, расположенных на входе и выходе его из этих локальных зон. In the zones of change in the directions of rotation of the inner and outer surfaces of the molded workpiece, through which, in the process of its movement along the deforming channel 4, the entire volume of the material of the molded workpiece passes, the material of the workpiece also receives additional shear deformations in planes orthogonal to the axis of the deforming channel 4. These deformations cause opposite to each other in the direction of the relative shifts of the layers of material located at the input and output of these local zones.

Этот принцип деформационной проработки материала, вызывающий его макро- и микроструктурные перестройки при каждом изменении типа и направлений приложенных к заготовке деформационных воздействий, позволяет проводить объемную многофакторную структурную проработку материала формуемой заготовки, что, как показала практика, и реализуется в предлагаемом устройстве. This principle of deformation processing of the material, which causes its macro- and microstructural rearrangements with each change in the type and directions of deformation effects applied to the workpiece, allows for volumetric multifactorial structural processing of the material of the molded workpiece, which, as practice has shown, is implemented in the proposed device.

Поскольку при прохождении полой заготовки через деформирующий канал 4 максимальные величины сумм всех полученных ее материалом деформаций локализованы, как показано на фиг. 10-12, 16-18 и 19-22, в зонах, прилегающих к плоскостям, которые проходят через ось фильеры 1 и дорна 2 и в которых перекрещиваются винтовые линии, по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов 7, 8 фильеры и дорна с их поверхностью, то наиболее эффективно для восстановления монолитной структуры материала в тех зонах формуемой полой заготовки, которые были разрезаны на продольные полосы при продавливании ее через каналы дорнодержателя 3 в деформирующий канал 4 оснастки располагать не менее одного раза в деформирующем канале 4 эти плоскости так, чтобы они, как показано на фиг. 10-12, 16-18 и 19-22, совпадали по направлениям с плоскостями, которые проходят через ось фильеры 1 и дорна 2 и через хорды профилей ребер 11 дорнодержателя 3 (фиг. 4,5), что обеспечит максимальную деформационную обработку материала этих наиболее дефектных зон.Since when the hollow workpiece passes through the deforming channel 4, the maximum values of the sums of all deformations received by its material are localized, as shown in Fig. 10-12, 16-18 and 19-22, in areas adjacent to the planes that pass through the axis of the die 1 and the mandrel 2 and in which the helical lines intersect, at the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions 7, 8 of the die and the mandrel with their surface, it is most effective to restore the monolithic structure of the material in those areas of the molded hollow billet, which were cut into longitudinal strips when it was forced through the channels of the mandrel holder 3 into the deforming channel 4 of the tooling, to place these planes at least once in the deforming channel 4 so that so that they, as shown in Fig. 10-12, 16-18 and 19-22, coincided in directions with the planes that pass through the axis of the die 1 and the mandrel 2 and through the chords of the profiles of the ribs 11 of the mandrel holder 3 (Fig. 4.5), which will ensure maximum deformation processing of the material of these the most defective areas.

Для получения однородной структуры материала по всему объему формуемого полого изделия деформационную обработку заготовки в деформирующий канале 4 проводят в несколько последовательных этапов, в каждом из которых, как показано на фиг. 23, зоны максимальной деформационной обработки материала полой заготовки смещают в окружном направлении относительно таких же зон в предыдущем блоке оснастки на угол до половины окружного угла между ребрами 11 дорнодержателя 3 (фиг. 4).To obtain a homogeneous material structure throughout the volume of the molded hollow product, the deformation processing of the workpiece in the deforming channel 4 is carried out in several successive stages, in each of which, as shown in Fig. 23, the zones of maximum deformation processing of the hollow billet material are displaced in the circumferential direction relative to the same zones in the previous tooling block by an angle of up to half the circumferential angle between the ribs 11 of the mandrel holder 3 (Fig. 4).

Для получения крупногабаритных полых изделий, площадь которых может быть равна или больше площади сечения рабочего цилиндра экструзионного пресса, площадь кольцевого зазора между поверхностями фильеры и дорна по длине формующего канала 5 устройства увеличивают в число раз до 5, а затем уменьшают до размеров и формы поперечных сечений готового изделия, геометрические характеристики которых фиксируются и в калибрующем канале 6 устройства.To obtain large-sized hollow products, the area of which can be equal to or greater than the cross-sectional area of the working cylinder of the extrusion press, the area of the annular gap between the surfaces of the die and the mandrel along the length of the forming channel 5 of the device is increased by a factor of up to 5, and then reduced to the size and shape of the cross sections finished product, the geometric characteristics of which are fixed in the calibrating channel 6 of the device.

Claims (12)

1. Устройство для получения длинномерных полых изделий из дискретных или пластифицированных материалов, содержащее фильеру, расположенный на её входе дорнодержатель, включающий обод и рёбра, и закрепленный на рёбрах дорн, при этом фильера и дорн образуют на части своей длины деформирующий канал, в зоне которого рабочие поверхности фильеры и дорна имеют профилированные выступы, расположенные в окружном направлении с равным и одинаковым для фильеры и дорна угловым шагом, отличающееся тем, что рёбра дорнодержателя имеют аэродинамический профиль, идентичный форме двояковыпуклого аэродинамического профиля крыла самолета, а профилированные выступы фильеры и дорна представляют собой винтовые выступы, у которых шаг винтовых линий, проходящих по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов фильеры и дорна с их поверхностью, по длине деформирующего канала одинаков, при этом углы подъема винтовых выступов фильеры и углы подъема винтовых выступов дорна противоположны по знаку и имеют величину не менее 45°, причем суммарная высота винтовых выступов в любом поперечном сечении фильеры и дорна не превышает ½ ширины зазора между поверхностями фильеры и дорна, при этом площадь деформирующего канала в ортогональных к его оси кольцевых сечениях на 10-15% меньше суммарной площади каналов дорнодержателя.1. A device for producing long-length hollow products from discrete or plasticized materials, containing a die, a mandrel holder located at its inlet, including a rim and ribs, and a mandrel fixed on the ribs, while the die and mandrel form a deforming channel on a part of its length, in the zone of which the working surfaces of the die and the mandrel have profiled protrusions located in the circumferential direction with an equal and identical angular pitch for the die and the mandrel, characterized in that the mandrel holder ribs have an aerodynamic profile identical to the shape of the biconvex airfoil of the aircraft wing, and the profiled protrusions of the die and the mandrel are helical protrusions, in which the pitch of the helical lines passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of the die and the mandrel with their surface is the same along the length of the deforming channel, while the angles of elevation of the helical protrusions of the die and the elevation angles of the helical protrusions of the mandrel are opposite in z and have a value of at least 45°, and the total height of the helical protrusions in any cross section of the die and the mandrel does not exceed ½ the width of the gap between the surfaces of the die and the mandrel, while the area of the deforming channel in annular sections orthogonal to its axis is 10-15% less the total area of the channels of the mandrel holder. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что боковые поверхности каждого винтового выступа фильеры и дорна в сечениях, ортогональных к оси фильеры и дорна, параллельны осям симметрии сечений винтовых выступов фильеры и дорна, пересекающим ось фильеры и дорна.2. The device according to claim 1, characterized in that the side surfaces of each helical projection of the die and mandrel in sections orthogonal to the axis of the die and mandrel are parallel to the axes of symmetry of the sections of the helical projections of the die and mandrel, crossing the axis of the die and mandrel. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что касательные к боковым поверхностям каждого винтового выступа фильеры и дорна на ½ его высоты в сечениях, ортогональных к оси фильеры и дорна, пересекаются под углами до 70° к оси симметрии сечения винтового выступа, пересекающей ось фильеры и дорна.3. The device according to claim 1, characterized in that the tangents to the side surfaces of each helical protrusion of the die and mandrel at ½ of its height in sections orthogonal to the axis of the die and mandrel intersect at angles up to 70 ° to the axis of symmetry of the section of the helical protrusion intersecting die and mandrel axis. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что знак угла подъема каждого винтового выступа фильеры и дорна является постоянным по всей их длине.4. The device according to claim. 1, characterized in that the sign of the angle of elevation of each helical protrusion of the die and mandrel is constant along their entire length. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что знаки углов подъема винтовых выступов фильеры и дорна изменяются по длине деформирующего канала на противоположные в одних и тех же ортогональных к их оси сечениях по меньшей мере один раз.5. The device according to claim. 1, characterized in that the signs of the angles of elevation of the helical protrusions of the die and the mandrel change along the length of the deforming channel to the opposite in the same sections orthogonal to their axis at least once. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высота каждого винтового выступа фильеры и дорна изменяется по его длине по гладкой периодической функции, период указанных функций одинаков для всех винтовых выступов, а их амплитуда составляет до 1/2 от средней высоты соответствующего винтового выступа.6. The device according to claim 1, characterized in that the height of each helical projection of the die and mandrel varies along its length along a smooth periodic function, the period of these functions is the same for all helical projections, and their amplitude is up to 1/2 of the average height of the corresponding helical ledge. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плоскости, проходящие через хорды профилей ребер дорнодержателя, проходят также через ось фильеры и дорна, при этом в этих плоскостях перекрещиваются винтовые линии, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов фильеры и дорна с их поверхностью.7. The device according to claim 1, characterized in that the planes passing through the chords of the profiles of the ribs of the mandrel holder also pass through the axis of the die and the mandrel, while in these planes helical lines intersect, passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of the die and mandrel with their surface. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтовые выступы образуют пары, каждая из которых включает винтовой выступ фильеры и винтовой выступ дорна, винтовые линии которых, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов каждой пары с их поверхностью, перекрещиваются в плоскости, проходящей через ось фильеры и дорна, а число пар винтовых выступов, образованных винтовыми выступами фильеры и дорна, кратно числу рёбер дорнодержателя.8. The device according to claim 1, characterized in that the helical protrusions form pairs, each of which includes a helical protrusion of the die and a helical protrusion of the mandrel, the helical lines of which, passing through the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of each pair with their surface, intersect in a plane passing through the axis of the die and mandrel, and the number of pairs of helical protrusions formed by the helical protrusions of the die and mandrel is a multiple of the number of edges of the mandrel. 9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что в каждом сечении, ортогональном к оси фильеры и дорна, две прямые линии, проходящие через эту ось и оси симметрии поперечных сечений винтовых выступов каждой пары, расположены под равными по модулю, но противоположными по знаку углами к плоскости, проходящей через ось фильеры и дорна, в которой перекрещиваются винтовые линии, проходящие по точкам пересечения осей симметрии поперечных сечений винтовых выступов фильеры и дорна с их поверхностью.9. The device according to claim 8, characterized in that in each section, orthogonal to the axis of the die and the mandrel, two straight lines passing through this axis and the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of each pair are located under equal in absolute value, but opposite in sign by angles to the plane passing through the axis of the die and the mandrel, in which helical lines intersect, passing along the points of intersection of the axes of symmetry of the cross sections of the helical protrusions of the die and mandrel with their surface. 10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что пары винтовых выступов фильеры и дорна образуют по длине деформирующего канала две или более групп винтовых выступов с промежутками между группами, при этом в каждой группе число пар винтовых выступов, образованных винтовыми выступами дорна и фильеры, кратно числу рёбер дорнодержателя.10. The device according to claim 8, characterized in that pairs of helical protrusions of the die and mandrel form two or more groups of helical protrusions along the length of the deforming channel with gaps between the groups, while in each group the number of pairs of helical protrusions formed by the helical protrusions of the mandrel and die , a multiple of the number of edges of the mandrel holder. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что пары винтовых выступов каждой группы смещены в окружном направлении относительно пар винтовых выступов соседней группы на угол до половины окружного угла между рёбрами дорнодержателя.11. The device according to claim 10, characterized in that the pairs of helical protrusions of each group are displaced in the circumferential direction relative to the pairs of helical protrusions of the adjacent group by an angle of up to half the circumferential angle between the ribs of the mandrel holder. 12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильера и дорн образуют последовательно с деформирующим каналом соосные с ним формующий и калибрующий каналы, при этом в сечениях, ортогональных к оси фильеры и дорна, площадь кольцевого зазора между поверхностями фильеры и дорна по длине формующего канала устройства последовательно увеличивается, а затем уменьшается так, что размеры и форма указанных сечений формующего канала принимают на выходе из формующего канала размеры и форму готового изделия, а размеры и форма ортогональных к оси фильеры и дорна кольцевых сечений между поверхностями фильеры и дорна в калибрующем канале соответствуют размерам и форме поперечных сечений готового изделия и по длине канала остаются постоянными.12. The device according to claim 1, characterized in that the die and the mandrel form successively with the deforming channel coaxial with it the forming and calibrating channels, while in sections orthogonal to the axis of the die and the mandrel, the area of the annular gap between the surfaces of the die and the mandrel along the length of the forming channel of the device sequentially increases and then decreases so that the dimensions and shape of the indicated sections of the forming channel take on the dimensions and shape of the finished product at the outlet of the forming channel, and the dimensions and shape of the annular sections orthogonal to the axis of the die and the mandrel between the surfaces of the die and the mandrel in the calibrating channel correspond to the size and shape of the cross sections of the finished product and remain constant along the length of the channel.
RU2022104515A 2022-02-21 Device for producing long-length hollow products from discrete or plasticized materials RU2790694C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790694C1 true RU2790694C1 (en) 2023-02-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4147748A (en) * 1976-07-23 1979-04-03 Saumsiegle Robert W Displacement blow-molding
RU2134640C1 (en) * 1998-02-24 1999-08-20 Панов Александр Константинович Extrusion head for manufacture of polymeric shells of pipe framing
RU2272707C2 (en) * 2004-04-12 2006-03-27 Светлана Брониславовна Зубро Method for extruding plastic and plasticized materials and apparatus for performing the same
RU2492965C1 (en) * 2012-03-12 2013-09-20 Лев Анатольевич Губенко Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions)
GB2554024A (en) * 2013-07-09 2018-03-21 Boeing Co Thermoplastics structures and metallic bladders

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4147748A (en) * 1976-07-23 1979-04-03 Saumsiegle Robert W Displacement blow-molding
RU2134640C1 (en) * 1998-02-24 1999-08-20 Панов Александр Константинович Extrusion head for manufacture of polymeric shells of pipe framing
RU2272707C2 (en) * 2004-04-12 2006-03-27 Светлана Брониславовна Зубро Method for extruding plastic and plasticized materials and apparatus for performing the same
RU2492965C1 (en) * 2012-03-12 2013-09-20 Лев Анатольевич Губенко Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions)
GB2554024A (en) * 2013-07-09 2018-03-21 Boeing Co Thermoplastics structures and metallic bladders

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3883504B2 (en) Metal bent pipe and metal bent bar manufacturing apparatus having arbitrary cross-sectional shape
US3303247A (en) Extrusion head for plastic tubing
US6190595B1 (en) Extrusion arrangement
RU2790694C1 (en) Device for producing long-length hollow products from discrete or plasticized materials
JP2020519447A (en) Method for forming extruded profile/curved portion in metal alloy
EP1897672A2 (en) Method and device for manufacturing tape-like plastic preforms
DE102012013381A1 (en) Adjustable extrusion die for extruding tube-shaped plastic preforms, comprises aperture system with adjustable die orifice, where aperture blades are radially symmetric in aperture plane perpendicular to flow direction of mold material
EP4045274A1 (en) Component for an extrusion line
RU2790693C1 (en) Method for producing long hollow products from discrete or plasticized materials
US4789511A (en) Material processing
RU2780064C1 (en) Device for producing long rod products from discrete or plasticized materials
RU2782609C1 (en) Method for producing long rod products from discrete or plasticized materials
RU2272707C2 (en) Method for extruding plastic and plasticized materials and apparatus for performing the same
DE69128894T2 (en) EXTRUSION HEAD IN MODULAR DESIGN FOR TUBES AND METHOD FOR EXTRUDING TUBULAR OBJECTS
US3765222A (en) Die for hydrostatic extrusion of sections having elongated projections
RU2492965C1 (en) Method of forming long-length hollow articles from powders and plasticised materials and device to this end (versions)
CN114433650B (en) Multicellular honeycomb profile extrusion components
RU2570268C1 (en) Method of plastic structuring of metal
EP1601476A1 (en) Device for extruding curved extruded profiles
US1636808A (en) Forging balls from long bars
SU835795A1 (en) Method and apparatus for making hollow continuous shapes of thermoplastic resins
US3765221A (en) Die for hydrostatic extrusion of sections having elongated projections
RU231605U1 (en) Extrusion die for manufacturing profile products
RU2130821C1 (en) Method for making coil springs
RU2205804C2 (en) Forming elements with variable geometry for manufacture of bent sheet glass