WO2020013734A1 - Method and device for double-action liquid forging - Google Patents
Method and device for double-action liquid forging Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020013734A1 WO2020013734A1 PCT/RU2019/050107 RU2019050107W WO2020013734A1 WO 2020013734 A1 WO2020013734 A1 WO 2020013734A1 RU 2019050107 W RU2019050107 W RU 2019050107W WO 2020013734 A1 WO2020013734 A1 WO 2020013734A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- stamp
- metal
- punch
- melt
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
Definitions
- the present invention relates to the field of casting and metal forming.
- the method can be used for the production of complex shaped parts from any metals, including refractory and chemically active ones.
- the method allows the production of parts with high strength properties, including the production of composite products.
- the invention adopted “Method of stamping and pulsed processing of liquid metal -“ Pulse volume stamping ”(RU 2194595, C2 7B 22D 18/02, 03.2000).
- the melt is produced in a melted billet, which is then moved into the die, and the die, in turn, moves towards the workpiece until it is in full contact, after which the melt is subjected to gas pressure, pressing and forging pressure through a punch.
- This analogue allows you to process any metals, including refractory and chemically active.
- the objective of the invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities by obtaining monolithic or composite parts of the most complex form with a fine-grained or amorphous structure, having high physical and mechanical properties.
- the problem is achieved in that the known method of liquid forging is that the molten metal is obtained by melting the workpiece due to the electromagnetic field of the inductor with holding the side the surface of the melt on the punch and then moving it at high speed to a stamp, where the melt crystallizes in the volume of the part under excess pressure of the punch, characterized in that in addition to the action of the punch, the body of the part is affected by an additional pressure impulse created by the shock wave arising from the collision of a solid body introducing an additional punch into the metal - a needle moving at a higher speed and creating a higher pressure on the metal, which allows the injection molding process to transfer to the stage of crystallization of metal under pressure, an additional pressure impulse acts on the body of the part in the stamp, created by the shock wave that occurs when the detonation of an explosive is in direct contact with the needle introduced into the body of the part, which allows the process of crystallization of metal under pressure to be transferred to the stage metal processing, acceleration of the stamp, punch and needle can be carried out under the action of
- the method can carry out the process of pulsed volumetric stamping, allowing at the first stage, when moving and filling with the melt, the die to supercool it by a predetermined amount, and in the second stage to compress the metal in the stamp to a predetermined value, as a result of which the part is formed from a fine-grained structure with a phase composition not characteristic of conventional metal forming.
- the liquid forging device comprises clutches, rods, a stamp, a punch, pipes, a sliding frame, tracking sensors, a vacuum melting chamber, a needle, a hammer, an inductor, a remelted billet mounted on a punch, after receiving the melt, the punch moves the melt into the die pressing chamber, and the stamp moves to the punch meeting, accelerated by gas pressure, characterized in that the additional pressure on the body of the part in the stamp is created due to the accelerated striker hit on a needle embedded in a metal.
- the stamp can be accelerated under its own weight by disconnecting the clutch from the rod, and at the time of the collision of the stamp and punch, the frames are fixed on the rods using clutches, the clutch moment is determined by tracking sensors, the vertically moving stamp and punch are sealed with corrugated pipes that are attached to a vacuum chamber, allowing the mechanisms to move and hold the vacuum inside the melting chamber.
- the proposed method implements the installation shown in figure 1.
- the installation includes a melting chamber 1, where the cooled inductor 2 is placed, in which the remelted billet 3 is installed on the cooled punch 4.
- the inductor can be single-turn or multi-turn, as well as with separate power supply for the turns.
- the remelted preform is melted by the inductor from the lateral plane until the entire preform is melted.
- the inductor covers the molten metal in such a way that it is able to retain its side surface due to the electromagnetic field.
- a stamp 5 is installed at a certain distance over the workpiece in a housing of the upper movable frame 6, which is held by the upper clutch 7 on the mounting posts 8 mounted on the base plate 9.
- a pneumatic cylinder 10 with a piston-ttttok 11 is installed on the base plate, which pushes the lower a movable frame 12 provided with lower clutches 13.
- a punch 4 is mounted on the lower frame and water cooling passes through it into the punch.
- the melting chamber 1 rigidly mounted on the mounting posts 8, a vacuum is created, which is held by the lower bellows 14 and the upper bellows 15.
- the upper movable frame may begin to move downward under the influence of gravity when the upper clutch is pressed from the rods.
- Power cylinders 16 are rigidly fixed on the upper frame, and accelerating pistons 17 are placed inside them, due to which the movement of the upper frame can be accelerated by supplying gas under high pressure to the cylinders by opening the accelerating valves 18.
- the piston rod 11 moves upward under the influence of gas due to opening the lift valve 19.
- the melt is inside the crucible bushings, then the punch together with the melt and the sleeve begin to move up, and the stamp down. Above the upper plane of the inductor, a collision of the crucible sleeve and the stamp occurs. The sleeve moves down, and the punch continues to push the molten metal into the pressing chamber 22 of the stamp. In the pressing chamber, the melt is compressed and begins to rapidly fill the internal cavity of the part 23. When the inner space of the stamp is completely filled with the melt, the needle 24, which acts as the upper punch, begins to move downward, compressing the melt and the crystallizing metal, deforming its structure and providing additional compression of the plane details to the plane of the stamp.
- the needle begins to move in a pulsed mode under the action of the striker 25, accelerated by gas by opening the upper valve 26.
- the striker accelerates in the cylinder 27, which is rigidly fixed to the upper frame and, striking the needle, transmits a force impulse to the part.
- the punch 4 drops down under the action of gas pressure acting on the piston rod, when the side valve 28 is opened, the lift valve 19 is opened to release gas from under the piston.
- figa shows the time of melting of the workpiece
- figb the moment of filling the die with a melt, which is fixed by tracking sensors, reading the data of which according to a given ACS program
- additional metal processing is performed, shown in figv - the moment of the pulse insertion of the needle into the metal of the part .
- the method is called liquid forging, in view of the need to act on the metal melt at a very high speed to fill the thin-walled cavities of parts of complex shape, and the double forging action is necessary to process the metal by pressure directly in the stamp in order to achieve high physicomechanical properties of the part, which can be achieved conventional casting and deformation methods are not possible.
- the punch system which moves from bottom to top and consisting of a cooled punch, a lower frame, a piston rod and a workpiece, has a total mass of 600 kg mi.
- the piston rod has a diameter of 400 mm.
- the stamping system which moves from top to bottom and consisting of a stamp, upper frame and other mechanisms, has a total mass of 500 kg m2.
- Accelerating pistons have a diameter of 60 mm, a firing pin with a diameter of 200 mm has a mass of 10 kg and moves to collide with a needle weighing 5 kg, passing a distance of 300 mm.
- the needle is in contact with the metal, with a diameter of 12 mm, moves into the metal by 5 mm.
- the molten workpiece, leaving the inductor, moves upward by 150mm, and the stamp moves downward by 500mm.
- a bar with a diameter of 12 mm, a length of 4 m, and a mass of 2 kg will be manufactured.
- the mold filling time can be reduced to 0.1 seconds, and the inlet flow speed can reach 100m / s. This contributes to the high-quality relief design of castings of complex configuration.
- the pressure and the duration of the prepress after filling the mold have a significant effect.
- the pressing is carried out by several punches of small diameter, which are pressed into the body of the part by hydraulic pistons with a relatively low speed of 0, 1 ⁇ 0.5 mm / sec.
- the sequence of the method will be as follows: obtaining a melt due to induction melting of the workpiece; retention of the melt at the end of the punch due to the electromagnetic field of the inductor; raising the crucible sleeve, protecting the melt from spreading during the lifting of the punch from the inductor; ensuring movement of the stamp and the punch to meet each other before the collision, under the action of which the melt enters the stamp until it is completely filled, causing a water hammer inside the melt; immediately after water hammer, the impact on the melt with additional pulse pressure due to the impact of the needle on the metal in the stamp.
- the center of mass moves by 40 mm during the collision.
- the speed of free fall of the stamp at the moment of contact with the melt will be:
- the force acting on the melt will be equal to:
- the melt will fill the die cavity, made in the form of a rod with a diameter of 12 mm, a length of 4 m with an average speed of 157 m / s, for a time of 0.025 sec.
- the speed of the stamp during contact with the metal will be equal to:
- the force impulse acting on the stamp and the molten metal in this case is equal to:
- the pressure reaches 800 atmospheres.
- the metal receives a very high acceleration, which contributes to a good form filling of the stamp.
- the flow rate of the metal in the stamp reaches 530 m / s., The filling time of the stamp does not exceed 7.5 * 10 3 sec.
- the proposed method in addition to the forces created by the stamp system, additionally affects the melt due to the accelerated upward movement of the punch system. If, for example, the force impulse acting on the molten metal from the side of the punch is equal to 5300 N * s, then from the side of the punch it should be approximately the same.
- the mass of the stamp system is 600 kg, the diameter of the port-ttttok is 400 mm, the pressure on the piston is 50 at., And the distance to the impact with the stamp is 150 mm.
- the force F 5 acting on the piston is equal to:
- the speed of the punch will be equal to:
- the force impulse acting on the melt is equal to:
- the impulses of the force of the punch and punch will be approximately equal, so the pressure on the melt during their collision will reach 1600am. and the melt flow rate in the stamp will exceed 1000 m / s.
- the above calculations show the possibilities of the proposed method using pulsed pressure.
- the method allows in a very a wide range to select the necessary pressure on the molten metal to obtain high-quality parts.
- a striker with a diameter of 200 mm and a mass of 10 kg is accelerated by gas pressure in South Oat. before impact with the needle at a distance of 300mm. Needle 5kg weighs 5mm into the body of the part. We calculate the momentum of the force acting on the metal.
- the strength of the Fe, acting on the firing pin is:
- the speed of the striker will be equal to:
- the needle’s speed will be 20 m / s, since, according to the law of conservation of momentum, its mass is two times less than the mass of the striker.
- the force impulse acting on the metal of the part is equal to:
- This value is close to the tensile strength of many high-strength alloys.
- BB explosives
- Explosives can transmit pressure equal to several tens of GPa through a needle.
- phase transitions and chemical reactions can occur in metals.
- the formation of, for example, zinc ferrite, titanium carbide, tungsten carbide, barium titanate After the passage of the shock wave, the formation of, for example, zinc ferrite, titanium carbide, tungsten carbide, barium titanate. In this way, it is possible to produce parts from superconducting materials, as well as to synthesize materials containing diamond, carbide or boron nitride.
- the speed of the substance is Vo.
- the sample will now behave like a compressed spring, and its free right end will unload so that the free surface will move to the right at a speed of 2 Vo, and the unloading wave will go to the left at a speed of co.
- the deformation at the front of the shock wave is equal to:
- Fig. 3a a variant of the device is shown where the needle is inserted into the body of the part under the influence of an explosive shock wave (EX).
- Explosive 31 is placed on the upper end of the needle, the detonator 32 launches a shock wave under the action of an electric supply 33, where the moment of the explosion is determined by a computer program controlled by readings of tracking sensors.
- the magnitudes of the pressure pulses depend on the size d of the explosive, which determines the length of the detonation pressure section and is equal to the length of time during which each point experiences the same pressure. The thicker the explosive layer, the longer the constant pressure will remain at each point on the surface and the greater the pressure pulse will be, although the magnitude of this pressure does not depend on the thickness of the explosive layer.
- the stress s in the direction of wave propagation is determined by the expression:
- Vi is the particle velocity
- the basis of this technology is the ability of the melts to remain in a liquid state below the theoretical melting temperature, which is proved and justified by the theory of the production of amorphous metals, on the basis of which it is possible to calculate the melt supercooling required in this case; another part of the technology is based on the ability of supercooled melts to transform into a solid state under high pressure under the influence of pressure.
- t is the mass of crystallized metal
- q K is the specific heat of crystallization of the metal.
- the supercooling temperature dT at which the crystallization time dG – 10, is:
- d ⁇ is the contact time of the liquid phase of the metal and the substrate, sec.
- AT is the temperature difference between the melt and the substrate.
- melt compression can be determined according to the theory of compression by shock waves:
- Co is the propagation velocity of a longitudinal wave in a substance.
- n b x ⁇ Co / 100%.
- the compression time of the body by shock pressure is:
- Fig. Za the moment of metal melting is shown
- Fig. Zb the forging of metal is shown, under which the die is filled and immediately after that there is a shock wave under the influence of detonation of the explosive mounted on the needle
- Fig. ⁇ v the final moment of forging under the action is shown introducing the needle into the body of the part.
- Fig. 3 shows a device that in practice can carry out the process of pulse volumetric stamping (IOS) due to which it is possible to produce parts having a very high specific strength.
- IOS pulse volumetric stamping
- Using explosives it is possible to apply a pressure pulse exceeding 30 GPa to the melt that has filled the stamp through the needle. Under the influence of such pressures, the metal is deformed directly in the stamp, which can be compressed by 5% or more.
- EBLs electron-beam guns
- FIG. 3a shows electron beam guns 34, which electron beam 35 melt the workpiece together with the inductor.
- the choice of electron beam melting is associated with the fact that it is produced in a deep vacuum, if, for example, using plasma working in gas instead of it, the technological process of forming the part will be disrupted, since the gas will prevent filling of the die cavity.
- Using electron beam and induction melting at the same time it is possible to melt such metals as niobium, molybdenum, tantalum, tungsten, as well as their refractory alloys and compounds.
- a reinforcement 36 is placed in the die cavity, which may be made of carbon-carbon fibers, carbon-fiber crystals, silicon oxide fibers, boron nitride, or simply metal reinforcement.
- High pressures during forging allow the melt to completely fill all the die cavities together with the fittings (Fig. Zb), which shows the exhaust gases 37 BB from detonation. Additional forging due to the needle (Fig. Sv) allows you to combine crystallizing melt and reinforcing material into a monolith, producing composite part 38 at the output.
- the proposed method allows you to create parts from compositions of metals and non-metals, the so-called cermet.
- the method may be useful in the production of particularly complex and expensive parts for civilian and military products
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО жидкой ковки двойного METHOD AND DEVICE of double-forged liquid forging
ДЕЙСТВИЯ ACTIONS
Предлагаемое изобретение относится к области литья и обработки металлов давлением. Способ может быть использован для производства сложных фасонных деталей из любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные. Способ позволяет производить детали с высокими прочностными свойствами, включая производство композиционных изделий. The present invention relates to the field of casting and metal forming. The method can be used for the production of complex shaped parts from any metals, including refractory and chemically active ones. The method allows the production of parts with high strength properties, including the production of composite products.
[1]. В качестве аналога предлагаемого изобретения принято изобретение“Способ штамповки и импульсной обработки жидкого металла - “Импульсной объёмной штамповки” (RU 2194595, С2 7В 22D 18/02, 03.2000). Получение расплава производится в проплавляемой заготовке, который затем перемещается в штамп, а штамп в свою очередь, движется навстречу к заготовке до полного соприкосновения, после этого на расплав воздействуют газовым давлением, давлением прессования и ковки через пуансон. Данный аналог позволяет обрабатывать любые металлы, включая тугоплавкие и химически активные. [1]. As an analogue of the invention, the invention adopted “Method of stamping and pulsed processing of liquid metal -“ Pulse volume stamping ”(RU 2194595, C2 7B 22D 18/02, 03.2000). The melt is produced in a melted billet, which is then moved into the die, and the die, in turn, moves towards the workpiece until it is in full contact, after which the melt is subjected to gas pressure, pressing and forging pressure through a punch. This analogue allows you to process any metals, including refractory and chemically active.
[2]. Наиболее близким техническим решением, в качестве прототипа, является изобретение“Способ и устройство жидкой штамповки для литья химически активных металлов с использованием метода индукционного удержания расплава” (RU2353470, С2 B22D 18/02, 07.2004). [2]. The closest technical solution, as a prototype, is the invention “A method and apparatus for liquid stamping for casting chemically active metals using the method of induction retention of the melt” (RU2353470, C2 B22D 18/02, 07.2004).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования и расширение технических возможностей за счёт получения монолитных или композиционных деталей наиболее сложной формы с мелкозернистой или аморфной структурой, имеющих высокие физико-механические свойства. The objective of the invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities by obtaining monolithic or composite parts of the most complex form with a fine-grained or amorphous structure, having high physical and mechanical properties.
Поставленная задача достигается тем, что известный способ жидкой ковки заключается в том, что расплав металла получают путем плавления заготовки за счет электромагнитного поля индуктора с удержанием боковой поверхности расплава на пуансоне и последующим его перемещением с высокой скоростью в штамп, где производится кристаллизация расплава в объеме детали под избыточным давлением пуансона, отличающийся тем, что на тело детали помимо действия пуансона воздействуют дополнительным импульсом давления, создаваемым ударной волной, возникающей при соударении твердого тела, внедряющего в металл дополнительный пуансон - иглу, двигающуюся с большей скоростью и создающую более высокое давление на металл, что позволяет процесс литья под давлением перевести на стадию кристаллизации металла под давлением, на тело детали в штампе действует дополнительный импульс давления, создаваемый ударной волной, возникающей при детонации взрывчатого вещества, находящегося при непосредственном контакте с иглой, внедряемой в тело детали, что позволяет процесс кристаллизации металла под давлением перевести на стадию обработки металла давлением, разгон штампа, пуансона и иглы может осуществляться под действием ударной волны, создаваемой взрывчатым веществом, что позволяет производить деталь с измененным фазовым составом. Способ может осуществлять процесс импульсной объемной штамповки, позволяя на первой стадии при движении и заполнении расплавом штампа, переохлаждать его на заданную величину, а на второй стадии сжимать металл в штампе до заданной величины, в результате чего деталь формируется из мелкозернистой структуры, с фазовым составом не характерным для обычной обработки металла давлением. Устройство жидкой ковки содержит муфты сцепления, штоки, штамп, пуансон, трубы, скользящую раму, датчики слежения, вакуумную камеру плавления, иглу, боек, индуктор, переплавляемую заготовку, установленную на пуансон, после получения расплава пуансон перемещает расплав в камеру прессования штампа, а штамп перемещается на встречу пуансона, разгоняемые газовым давлением отличающееся тем, что дополнительное давление на тело детали в штампе создается за счет разгоняемого бойка ударяемого по игле, внедряемой в металл. Штамп может разгоняться под собственным весом за счет отключения муфты сцепления от штока, а в момент столкновения штампа и пуансона рамы фиксируются на штоках с помощью муфт сцепления, момент сцепления определяется датчиками слежения, вертикально перемещающийся штамп и пуансон герметизируются с помощью гофрированных труб, которые крепятся к вакуумной камере, позволяя перемещаться механизмам и удерживать вакуум внутри камеры плавления. Игл, внедряемых в тело детали, может быть несколько, которые приводиться в действие за счет удара бойка или взрывчатого вещества, накладываемого на иглу, расплавление переплавляемой заготовки достигается за счет одновременного плавления индуктора и электронного луча, производимого электронной пушкой или электронными пушками), установленной на вакуумной камере, в полость штампа перед ковкой устанавливается арматура из металла или неметалла, которая после заполнения расплавом под действием иглы объединяется в композиционную деталь. The problem is achieved in that the known method of liquid forging is that the molten metal is obtained by melting the workpiece due to the electromagnetic field of the inductor with holding the side the surface of the melt on the punch and then moving it at high speed to a stamp, where the melt crystallizes in the volume of the part under excess pressure of the punch, characterized in that in addition to the action of the punch, the body of the part is affected by an additional pressure impulse created by the shock wave arising from the collision of a solid body introducing an additional punch into the metal - a needle moving at a higher speed and creating a higher pressure on the metal, which allows the injection molding process to transfer to the stage of crystallization of metal under pressure, an additional pressure impulse acts on the body of the part in the stamp, created by the shock wave that occurs when the detonation of an explosive is in direct contact with the needle introduced into the body of the part, which allows the process of crystallization of metal under pressure to be transferred to the stage metal processing, acceleration of the stamp, punch and needle can be carried out under the action of a shock wave created by an explosive, which allows the production of parts with Enven phase composition. The method can carry out the process of pulsed volumetric stamping, allowing at the first stage, when moving and filling with the melt, the die to supercool it by a predetermined amount, and in the second stage to compress the metal in the stamp to a predetermined value, as a result of which the part is formed from a fine-grained structure with a phase composition not characteristic of conventional metal forming. The liquid forging device comprises clutches, rods, a stamp, a punch, pipes, a sliding frame, tracking sensors, a vacuum melting chamber, a needle, a hammer, an inductor, a remelted billet mounted on a punch, after receiving the melt, the punch moves the melt into the die pressing chamber, and the stamp moves to the punch meeting, accelerated by gas pressure, characterized in that the additional pressure on the body of the part in the stamp is created due to the accelerated striker hit on a needle embedded in a metal. The stamp can be accelerated under its own weight by disconnecting the clutch from the rod, and at the time of the collision of the stamp and punch, the frames are fixed on the rods using clutches, the clutch moment is determined by tracking sensors, the vertically moving stamp and punch are sealed with corrugated pipes that are attached to a vacuum chamber, allowing the mechanisms to move and hold the vacuum inside the melting chamber. There can be several needles embedded in the body of the part, which are driven by the impact of the striker or explosive placed on the needle, the melting of the remelted workpiece is achieved by simultaneously melting the inductor and the electron beam produced by an electron gun or electron guns) mounted on in a vacuum chamber, reinforcement of metal or nonmetal is installed in the die cavity before forging, which, after being filled with the melt under the action of a needle, is combined into a composite part.
Предложенный способ реализует установка, представленная на фиг.1. Установка включает камеру плавления 1, где размещён охлаждаемый индуктор 2, в который установлена переплавляемая заготовка 3 на охлаждаемом пуансоне 4. Индуктор может быть одновитковым или многовитковым, а так же с раздельным питанием витков. Плавление переплавляемой заготовки индуктором происходит с боковой плоскости до момента расплавления всего объема заготовки. Индуктор охватывает расплав металла таким образом, что способен за счет электромагнитного поля удержать его боковую поверхность. The proposed method implements the installation shown in figure 1. The installation includes a melting chamber 1, where the cooled inductor 2 is placed, in which the remelted billet 3 is installed on the cooled punch 4. The inductor can be single-turn or multi-turn, as well as with separate power supply for the turns. The remelted preform is melted by the inductor from the lateral plane until the entire preform is melted. The inductor covers the molten metal in such a way that it is able to retain its side surface due to the electromagnetic field.
[3]. Электромагнитное давление на металл (Па) при ярко выраженном поверхностном эффекте проникновения поля в металл выражается формулой: [3]. The electromagnetic pressure on the metal (Pa) with a pronounced surface effect of the penetration of the field into the metal is expressed by the formula:
s m *Н2/4, где H - амплитуда напряженности магнитной составляющей поля на поверхности металла, А/м. Кусок металла, непрозрачный для поля, испытывает со стороны поля давление, пропорциональное квадрату напряженности магнитного поля у его поверхности, не зависящее от частоты поля. Следовательно, одинаковое силовое воздействие на металл осуще- ствляется при условии одинакового тока в индукторе. Чем выше частота тока, тем большее напряжение необходимо приложить к индуктору, чтобы обеспечить ту же напряженность поля. sm * H 2/4, where H is the amplitude of the magnetic field component on the metal surface, A / m A piece of metal that is opaque to the field experiences pressure from the field, proportional to the square of the magnetic field at its surface, independent of the frequency of the field. Therefore, the same force action on the metal is carried out under the condition of the same current in the inductor. The higher the frequency of the current, the greater the voltage that must be applied to the inductor to ensure the same field strength.
По оси пуансона над заготовкой на определенном расстоянии установлен штамп 5 в корпусе верхней подвижной рамы 6, которая удерживается верхними муфтами сцепления 7 на крепежных стойках 8, закрепленных на опорной плите 9. На опорную плиту установлен пневмоцилиндр 10 с поршнем -ттттоком 11, который толкает нижнюю подвижную раму 12, снабженную нижними муфтами сцепления 13. На нижней раме установлен пуансон 4 и через нее проходит внутрь пуансона водяное охлаждение. В камере плавления 1, жестко закрепленной на крепежных стойках 8, создается вакуум, который удерживается за счет нижнего сильфона 14 и верхнего сильфона 15. On the axis of the punch, a stamp 5 is installed at a certain distance over the workpiece in a housing of the upper movable frame 6, which is held by the upper clutch 7 on the mounting posts 8 mounted on the base plate 9. A pneumatic cylinder 10 with a piston-ttttok 11 is installed on the base plate, which pushes the lower a movable frame 12 provided with lower clutches 13. A punch 4 is mounted on the lower frame and water cooling passes through it into the punch. In the melting chamber 1, rigidly mounted on the mounting posts 8, a vacuum is created, which is held by the lower bellows 14 and the upper bellows 15.
Верхняя подвижная рама может начинать движение вниз под действием силы тяжести, когда верхние муфты сцепления отжимаются от штоков. На верхней раме жестко крепятся силовые цилиндры 16, внутри которых размещены разгонные поршни 17, за счет которых движение верхней рамы можно ускорить, подав в цилиндры газ под высоким давлением, путем открытия ускоряющих клапанов 18. Поршень-шток 11 движется вверх под воздействием газа за счет открытия подъемного клапана 19. После того, как за счет электромагнитного поля индуктора основной объем заготовки будет расплавлен, тигельная втулка 20, скользящая по пуансону за счет рычага 21 , поднимается вверх и перекрывает пространство между индуктором и расплавом. Расплав оказывается внутри тигельной втулки, затем пуансон вместе с расплавом и втулкой начинают двигаться вверх, а штамп вниз. Выше верхней плоскости индуктора происходит столкновение тигельной втулки и штампа. Втулка смещается вниз, а пуансон продолжает толкать расплав металла в камеру прессования 22 штампа. В камере прессования расплав сжимается и начинает с большой скоростью заполнять внутреннюю полость детали 23. Когда внутреннее пространство штампа полностью заполняются расплавом игла 24, выполняющая роль верхнего пуансона, начинает движение вниз, осуществляя сжатие расплава и кристаллизующегося металла, деформируя его структуру и обеспечивая дополнительное прижатие плоскости детали к плоскости штампа. Игла начинает движение в импульсном режиме под действием бойка 25, разгоняемого газом за счет открытия верхнего клапана 26. Боек разгоняется в цилиндре 27, жестко закрепленном на верхней раме и, ударяя по игле, передает импульс силы на деталь. The upper movable frame may begin to move downward under the influence of gravity when the upper clutch is pressed from the rods. Power cylinders 16 are rigidly fixed on the upper frame, and accelerating pistons 17 are placed inside them, due to which the movement of the upper frame can be accelerated by supplying gas under high pressure to the cylinders by opening the accelerating valves 18. The piston rod 11 moves upward under the influence of gas due to opening the lift valve 19. After the main volume of the workpiece is melted due to the electromagnetic field of the inductor, the crucible sleeve 20, sliding along the punch by the lever 21, rises and closes the space between the inductor rum and melt. The melt is inside the crucible bushings, then the punch together with the melt and the sleeve begin to move up, and the stamp down. Above the upper plane of the inductor, a collision of the crucible sleeve and the stamp occurs. The sleeve moves down, and the punch continues to push the molten metal into the pressing chamber 22 of the stamp. In the pressing chamber, the melt is compressed and begins to rapidly fill the internal cavity of the part 23. When the inner space of the stamp is completely filled with the melt, the needle 24, which acts as the upper punch, begins to move downward, compressing the melt and the crystallizing metal, deforming its structure and providing additional compression of the plane details to the plane of the stamp. The needle begins to move in a pulsed mode under the action of the striker 25, accelerated by gas by opening the upper valve 26. The striker accelerates in the cylinder 27, which is rigidly fixed to the upper frame and, striking the needle, transmits a force impulse to the part.
После формирования тела детали и охлаждения металла пуансон 4 опускается вниз под действием газового давления, действующего на шток- поршень, при открытии бокового клапана 28, подъемный клапан 19 при этом открывается для сброса газа из-под поршня. After the body of the part is formed and the metal is cooled, the punch 4 drops down under the action of gas pressure acting on the piston rod, when the side valve 28 is opened, the lift valve 19 is opened to release gas from under the piston.
При открытии верхней крышки 30 на камере плавления возможно с установки снять штамп для извлечения детали. Штамп с деталью возможно извлечь вместе с верхней рамой, поднимая их вверх и снимая с установки за счет тросов 29. Повторная сборка узлов производится в обратной последовательности. When you open the top cover 30 on the melting chamber, it is possible to remove the stamp from the installation to remove the part. It is possible to remove the stamp with the part together with the upper frame, lifting them up and removing them from the installation using the cables 29. Reassembling the units is carried out in the reverse order.
На фиг.2а показан момент расплавления заготовки, на фиг.2б - момент заполнения расплавом штампа, который фиксируется датчиками слежения, считывая данные которых по заданной программе АСУ, производится дополнительная обработка металла, показанная на фиг.2в - момент импульсного внедрения иглы в металл детали. Способ получил название жидкая ковка, в виду необходимости воздействовать на расплав металла с очень высокой скоростью для заполнения тонкостенных полостей деталей сложной формы, при этом двойное действие ковки необходимо для обработки металла давлением непосредственно в штампе с целью достижения высоких физико- механических свойств детали, достигнуть которые обычными методами литья и деформации не возможно. On figa shows the time of melting of the workpiece, on figb - the moment of filling the die with a melt, which is fixed by tracking sensors, reading the data of which according to a given ACS program, additional metal processing is performed, shown in figv - the moment of the pulse insertion of the needle into the metal of the part . The method is called liquid forging, in view of the need to act on the metal melt at a very high speed to fill the thin-walled cavities of parts of complex shape, and the double forging action is necessary to process the metal by pressure directly in the stamp in order to achieve high physicomechanical properties of the part, which can be achieved conventional casting and deformation methods are not possible.
Для оценки усилий, действующих при двойной ковке на металл детали, приведем пример расчета, где в качестве материала заготовки используется титан, диаметром 120мм , высотой 60мм , массой Зкг. To assess the forces acting during double forging on the metal of a part, we give an example of a calculation where titanium is used as a workpiece material, with a diameter of 120 mm, a height of 60 mm, and a weight of Зкг.
Система пуансона, которая движется снизу вверх и, состоящая из охлаждаемого пуансона, нижней рамы, поршня-штока и заготовки, имеет общую массу 600кг mi. The punch system, which moves from bottom to top and consisting of a cooled punch, a lower frame, a piston rod and a workpiece, has a total mass of 600 kg mi.
Поршень-шток имеет диаметр - 400мм. The piston rod has a diameter of 400 mm.
Система штампа, которая движется сверху вниз и, состоящая из штампа, верхней рамы и других механизмов, имеет общую массу 500кг m2. The stamping system, which moves from top to bottom and consisting of a stamp, upper frame and other mechanisms, has a total mass of 500 kg m2.
Разгонные поршни имеют диаметр 60мм , боек диаметром 200мм имеет массу 10кг и движется до соударения с иглой, массой 5кг, проходя расстояние 300мм. Accelerating pistons have a diameter of 60 mm, a firing pin with a diameter of 200 mm has a mass of 10 kg and moves to collide with a needle weighing 5 kg, passing a distance of 300 mm.
Игла соприкасается с металлом, диаметром 12мм , перемещается в металл на 5мм. The needle is in contact with the metal, with a diameter of 12 mm, moves into the metal by 5 mm.
Расплавленная заготовка, выходя из индуктора, перемещается вверх на 150мм , а штамп перемещается вниз на 500мм. В качестве детали будет изготавливаться пруток диаметром 12мм, длиной 4м, массой 2кг. The molten workpiece, leaving the inductor, moves upward by 150mm, and the stamp moves downward by 500mm. As a part, a bar with a diameter of 12 mm, a length of 4 m, and a mass of 2 kg will be manufactured.
[4] По закону сохранения импульса, импульс замкнутой системы тел сохраняется постоянным. В данном случае, если т/ - масса пуансона в момент столкновения имела скорость Vi, то её импульс mi *Vi, а соответственно импульс штампа m2*V2, то полный импульс штампа и пуансона до соударения равен mi *Vi+ m2*V2. После соударения полный импульс будет равен mi*V'+ m2*V, независимо от того, чему равны скорости и массы тел соударения, а так же было ли соударение лобовым или нет. Отсюда следует, что если импульс, например, штампа уменьшается на некоторую величину, то импульс поршня увеличится на эту же величину. При полностью упругом столкновении, и если массы поршня и штампа равны, после соударения, штамп и поршень будут разлетаться в противоположных направлениях, с теми же скоростями. В случае с ковкой металла, необходимо подобрать такой режим, при котором штамп и пуансон начнут расходиться после того, как будет сформирована деталь. То есть, чтобы основная энергия удара пошла на продвижение расплава в полость штампа и на создание давления на кристаллизующийся металл. [4] According to the law of conservation of momentum, the momentum of a closed system of bodies is kept constant. In this case, if m / - the mass of the punch at the moment of collision had velocity Vi, then its momentum mi * Vi, and accordingly the momentum of the stamp m2 * V2, then the total momentum of the stamp and punch before the impact is mi * Vi + m2 * V2. After the collision is complete the momentum will be equal to mi * V '+ m2 * V, regardless of what the velocities and masses of the collision bodies are equal, and whether the collision was frontal or not. It follows that if the impulse of, for example, the stamp decreases by a certain amount, then the piston momentum will increase by the same amount. In a fully elastic collision, and if the masses of the piston and the stamp are equal, after the collision, the stamp and piston will fly in opposite directions, at the same speeds. In the case of metal forging, it is necessary to choose a mode in which the stamp and punch begin to diverge after the part is formed. That is, so that the main impact energy is used to move the melt into the die cavity and to create pressure on the crystallizing metal.
Для классического литья под давлением время заполнения формы может быть сокращено до 0,1 сек., а скорость впускного потока может достигать 100м/сек. Это способствует качественному оформлению рельефа отливок сложной конфигурации. Кроме того, на формирование детали, при классическом литье под давлением, существенное влияние оказывает давление и продолжительность действия подпрессовки после заполнения формы. Подпрессовка осуществляется несколькими пуансонами небольшого диаметра, которые в тело детали вдавливают гидропоршни с относительно небольшой скоростью 0, 1^0,5мм/сек. For classical injection molding, the mold filling time can be reduced to 0.1 seconds, and the inlet flow speed can reach 100m / s. This contributes to the high-quality relief design of castings of complex configuration. In addition, on the formation of the part, in classical injection molding, the pressure and the duration of the prepress after filling the mold have a significant effect. The pressing is carried out by several punches of small diameter, which are pressed into the body of the part by hydraulic pistons with a relatively low speed of 0, 1 ^ 0.5 mm / sec.
При осуществлении предлагаемого способа необходимо обеспечить более высокую скорость заполнения штампа и обработку металла в штампе импульсным давлением. После прекращения первого импульса давления сразу возможно обеспечить дополнительный импульс давления, который создает в теле детали мелкозернистую или аморфную структуру. Для этого необходимо отслеживать специальными датчиками момент заполнения штампа, которые могут зафиксировать как механическое перемещение расплава, так и гидроудар. В момент окончания действия первого импульсного давления на металл через иглу воздействует второй импульс, который оказывает на металл более сильное давление. Давление, создаваемое под действием иглы может превышать давление от действия поршня на несколько порядков. Для предотвращения расхождения штампа и поршня, необходимо их закрепить на штангах с помощью муфт сцепления и после этого на расплав возможно воздействовать дополнительным импульсным давлением. When implementing the proposed method, it is necessary to provide a higher stamp filling speed and metal processing in the stamp by pulse pressure. After the termination of the first pressure pulse, it is immediately possible to provide an additional pressure pulse, which creates a fine-grained or amorphous structure in the body of the part. To do this, it is necessary to monitor the time of filling the stamp with special sensors, which can record both mechanical movement of the melt and water hammer. At the end of the first pulse pressure, a second pulse acts on the metal through the needle, which exerts stronger pressure on the metal. The pressure generated by the action of the needle may exceed the pressure from the action of the piston by several orders of magnitude. To prevent the discrepancy between the stamp and the piston, it is necessary to fix them on the rods using clutches and after that it is possible to influence the melt with additional pulse pressure.
Последовательность осуществления способа будет следующей: получение расплава за счёт индукционного плавления заготовки; удержание расплава на торце пуансона за счёт электромагнитного поля индуктора; подъём тигельной втулки, ограждающей расплав от растекания во время подъёма пуансона из индуктора; обеспечение движения штампа и пуансона на встречу друг другу до соударения, под действием которого расплав поступает в штамп до полного заполнения, вызывающего гидроудар внутри расплава; сразу после гидроудара воздействие на расплав дополнительным импульсным давлением за счет ударного воздействия иглой на металл в штампе. The sequence of the method will be as follows: obtaining a melt due to induction melting of the workpiece; retention of the melt at the end of the punch due to the electromagnetic field of the inductor; raising the crucible sleeve, protecting the melt from spreading during the lifting of the punch from the inductor; ensuring movement of the stamp and the punch to meet each other before the collision, under the action of which the melt enters the stamp until it is completely filled, causing a water hammer inside the melt; immediately after water hammer, the impact on the melt with additional pulse pressure due to the impact of the needle on the metal in the stamp.
Вычислим импульс силы, который испытает расплав металла, если на него падает под собственным весом штамп, массой 500кг с высоты 0,5м. We calculate the momentum of the force that the molten metal will experience if a stamp falls on it under its own weight, weighing 500 kg from a height of 0.5 m.
[4] Импульс (количество движения): Р = m*v, [4] Impulse (momentum): P = m * v,
где т - масса, кг; v - скорость, м/сек. where t is the mass, kg; v - speed, m / s.
Центр масс во время соударения перемещается на 40мм. Скорость свободного падения штампа в момент соприкосновения с расплавом составит: The center of mass moves by 40 mm during the collision. The speed of free fall of the stamp at the moment of contact with the melt will be:
Vi = 2g*0,5M = 3,13м/сек. Vi = 2g * 0.5M = 3.13m / s.
Импульс силы, действующий на штамп и расплав металла, равен изменению импульса: The force impulse acting on the stamp and the molten metal is equal to the change in momentum:
J = Dr = pi р2 = 0 (500кг) * (3 ,13м/сек) = -1565Н*сек. J = Dr = pi p 2 = 0 (500kg) * (3, 13m / s) = -1565N * s.
Прежде, чем остановиться центр масс замедляется от скорости 3,13м/сек до нуля и проходит расстояние h = 40мм, при этом средняя скорость сжатия расплава будет равна Уг = 1,57м/сек , а время соударения составит At = h/V2 = 0,025 сек. При этом сила, действующая на расплав, будет равна: Before stopping, the center of mass slows down from a speed of 3.13 m / s to zero and passes a distance h = 40 mm, while the average compression speed the melt will be equal to Ang = 1.57 m / s, and the collision time will be At = h / V2 = 0.025 sec. In this case, the force acting on the melt will be equal to:
F = J/ t = 1565Н*сек/0,025сек = 62,6кН. F = J / t = 1565N * sec / 0.025sec = 62.6kN.
Диаметр камеры прессования, куда попадает жидкий расплав, равен 120мм и его площадь составляет S = жЯ2 = ж* (6*102)2м2 = 1,13*102м2.The diameter of the pressing chamber, where the liquid melt enters, is 120 mm and its area is S = xL 2 = x * (6 * 10 2 ) 2 m 2 = 1.13 * 10 2 m 2 .
Следовательно, давление, которое создаёт штамп, падая на расплав, достигает: Therefore, the pressure that the stamp creates when falling on the melt reaches:
Р = 62, 6кН/1,13 *102м2 = 55,4*105Па. P = 62, 6kN / 1.13 * 10 2 m 2 = 55.4 * 10 5 Pa.
То есть достигает 55,4 атмосфер. That is, it reaches 55.4 atmospheres.
Расплав заполнит полость штампа, выполненную в виде прутка диаметром 12мм , длиной 4м со средней скоростью 157 м/сек , за время 0,025сек. The melt will fill the die cavity, made in the form of a rod with a diameter of 12 mm, a length of 4 m with an average speed of 157 m / s, for a time of 0.025 sec.
Если штамп начинает падение вниз не только под действием силы тяжести, но и под действием газового давления, равного, например 5атм. ( ~5*105Па ), который действует на два разгонных поршня диаметром 60мм общей площадью 2,26*10~2м 2, то дополнительная сила F2 составит: If the stamp begins to fall down not only under the action of gravity, but also under the influence of gas pressure equal to, for example, 5 atm. (~ 5 * 10 5 Pa), which acts on two accelerating pistons with a diameter of 60 mm with a total area of 2.26 * 10 ~ 2 m 2 , the additional force F 2 will be:
F2 = P*S = 5*105Па*2,26*10-2м2 = 11,3*103Н. F 2 = P * S = 5 * 10 5 Pa * 2.26 * 10- 2 m 2 = 11.3 * 10 3 N.
Таким образом, сила, действующая на расплав, возрастет на 18%. Thus, the force acting on the melt will increase by 18%.
Если давление в разгоняющих поршнях увеличить до 50атм, то действием силы тяжести можно пренебречь, при этом сила F3, действующая на поршни составит 11 ЗкН. Время разгона массы 500кг составит: If the pressure in the accelerating pistons is increased to 50 atm, then the action of gravity can be neglected, while the force F 3 acting on the pistons will be 11 ZKN. The acceleration time of the mass of 500 kg will be:
t3 = т ^h/F t 3 = t ^ h / F
t3 = ^ 500кг *0, 5м/ 113 *1 (FH = 0,047сек. t 3 = ^ 500kg * 0.5m / 113 * 1 (FH = 0.047sec.
Скорость штампа во время соприкосновения с металлом будет равна: The speed of the stamp during contact with the metal will be equal to:
V3 = 0,5м / 0,047 сек = 10,6м/сек. V3 = 0.5m / 0.047 sec. = 10.6m / sec.
Импульс силы, действующий на штамп и расплав металла при этом, равен: The force impulse acting on the stamp and the molten metal in this case is equal to:
J3 = 500кг* 10, 6м/ сек = 5300Н*сек. J 3 = 500kg * 10.6m / s = 5300N * s.
Средняя скорость соударения У 4 = 5,3м/сек. The average collision speed At 4 = 5,3m / sec.
Время соударения \г7 = 4*102м / 5,3м/сек = 0,0075сек. Impact time \ g 7 = 4 * 10 2 m / 5.3 m / s = 0.0075 sec.
Средняя результирующая сила будет равна: F4 = 5300Н*сек / 0,0075 сек = 707кН. The average resulting force will be equal to: F 4 = 5300 N * s / 0.0075 s = 707 kN.
Давление при этом достигнет: The pressure will reach:
Р4 = 707*103Н/ 1,13 *102м2 = 799*105Па P 4 = 707 * 10 3 N / 1.13 * 10 2 m 2 = 799 * 10 5 Pa
В данном случае, давление достигает 800 атмосфер. При таком высоком давлении металл получает очень высокое ускорение, что способствует хорошему формозаполнению штампа. При таком соударении скорость течения металла в штампе достигает 530м/сек ., время заполнения штампа не превысит 7,5*103сек. In this case, the pressure reaches 800 atmospheres. At such a high pressure, the metal receives a very high acceleration, which contributes to a good form filling of the stamp. With such a collision, the flow rate of the metal in the stamp reaches 530 m / s., The filling time of the stamp does not exceed 7.5 * 10 3 sec.
Предлагаемый способ, помимо усилий, создаваемых системой штампа, дополнительно воздействует на расплав за счет ускоренного движения вверх системы пуансона. Если, например, импульс силы, действующий на расплав металла со стороны штампа, равен 5300Н*сек , то со стороны пуансона он должен быть, примерно, тем же. Масса системы штампа равна 600кг , диаметр портттня-ттттока 400мм , давление воздействия на поршень 50ат ., а расстояние до соударения со штампом 150мм. The proposed method, in addition to the forces created by the stamp system, additionally affects the melt due to the accelerated upward movement of the punch system. If, for example, the force impulse acting on the molten metal from the side of the punch is equal to 5300 N * s, then from the side of the punch it should be approximately the same. The mass of the stamp system is 600 kg, the diameter of the port-ttttok is 400 mm, the pressure on the piston is 50 at., And the distance to the impact with the stamp is 150 mm.
Сила F5 действующая на поршень равна: The force F 5 acting on the piston is equal to:
F5 = P5*S5 = 50 *1 О5 Па *0, 126м2 = 628кН. F 5 = P 5 * S 5 = 50 * 1 About 5 Pa * 0, 126m 2 = 628kN.
Время перемещения пуансона: ts = ^ms*hs/Fs Punch travel time: ts = ^ ms * hs / Fs
ts = \600кг*0, 15м 628кИ = 0,014сек. ts = \ 600kg * 0, 15m 628kI = 0.014sec.
Скорость пуансона будет равна: The speed of the punch will be equal to:
Vs = 0,15м / 0,014сек = 10, 7 м/сек. Vs = 0.15m / 0.014sec = 10.7m / s.
Импульс силы, действующий на расплав равен: The force impulse acting on the melt is equal to:
/5 = 600кг* 10, 7 'м/сек = 6420Н*сек. / 5 = 600kg * 10, 7 'm / s = 6420N * s.
С учетом силы тяжести импульсы силы штампа и пуансона будут, примерно, равны, поэтому давление на расплав при их столкновении достигнет 1600am. , а скорость течения расплава в штампе, превысит 1000 м/сек. Given the force of gravity, the impulses of the force of the punch and punch will be approximately equal, so the pressure on the melt during their collision will reach 1600am. and the melt flow rate in the stamp will exceed 1000 m / s.
Приведенные расчеты показывают возможности предлагаемого способа, использующего импульсное давление. Способ позволяет в очень широком диапазоне подбирать необходимое давление воздействия на расплав металла для получения качественной детали. The above calculations show the possibilities of the proposed method using pulsed pressure. The method allows in a very a wide range to select the necessary pressure on the molten metal to obtain high-quality parts.
[5] Для предотвращения обратного отскока штампа и пуансона, а так же для воздействия на кристаллизующийся металл дополнительным ударным давлением используются муфты сцепления (механические или магнитные), которые закрепляют рамы на крепежных стойках. После окончания действия импульса, проталкивающего расплав в полость штампа, возникает второй импульс (гидроудар). Импульсы, действующие на металл возможно фиксировать специальными сейсмодатчиками, а так же датчиками фиксирующими положение расплава в штампе. На основании показаний этих датчиков определяется момент окончательной ковки металла в штампе, сразу в момент остановки расплава в штампе на металл начинает действовать дополнительное ударное давление через иглу. Период времени от момента заполнения расплавом штампа до момента начала движения иглы находится в пределах от 0, 1 сек. до 1 *109сек ., иными словами этот период времени стремится к нулю. [6] Это дополнительное завершающее давление предназначено окончательно отчеканить плоскость детали по плоскости штампа, а так же предназначено для обеспечения деформации кристаллизующегося металла. [5] To prevent the rebound of the stamp and punch, as well as to impact the crystallizing metal with additional shock pressure, clutches (mechanical or magnetic) are used that fix the frames to the mounting posts. After the action of the impulse pushing the melt into the die cavity, a second impulse (water hammer) occurs. The pulses acting on the metal can be fixed with special seismic sensors, as well as sensors that fix the position of the melt in the stamp. Based on the readings of these sensors, the moment of final forging of the metal in the stamp is determined, immediately at the moment the melt stops in the stamp, additional shock pressure through the needle begins to act. The time period from the moment the die is filled with the melt to the moment the needle begins to move is in the range of 0.1 sec. up to 1 * 10 9 sec., in other words, this period of time tends to zero. [6] This additional final pressure is intended to finally mint the plane of the part along the plane of the stamp, and is also intended to ensure the deformation of crystallizing metal.
[7] При высоких скоростях заполнения штампа, возможно, заполнить расплавом самые сложные формы детали. Если время заполнения штампа металлом находится в пределах 0,1 до 0,001 сек, следовательно время введения иглы в тело детали должно занимать меньший период и находиться соответственно в пределах от 0,01 до 0,0001 сек. После того, как штамп заполнился расплавом и произошел гидроудар, на металл сразу в тот же момент необходимо воздействовать через иглу дополнительным завершающим давлением. [7] At high stamp filling speeds, it is possible to melt the most complex part shapes. If the time for filling the stamp with metal is in the range of 0.1 to 0.001 sec, therefore, the time for introducing the needle into the body of the part should take a shorter period and should be respectively in the range from 0.01 to 0.0001 sec. After the stamp was filled with the melt and a water shock occurred, the metal immediately at the same moment must be applied through the needle with additional finishing pressure.
Например, боек диаметром 200мм , массой 10кг разгоняется газовым давлением в ЮОат. до соударения с иглой на расстоянии 300мм. Игла массой 5кг входит в тело детали на 5мм. Вычислим импульс силы, действующий на металл. Сила Fe, действующая на боек, равна: For example, a striker with a diameter of 200 mm and a mass of 10 kg is accelerated by gas pressure in South Oat. before impact with the needle at a distance of 300mm. Needle 5kg weighs 5mm into the body of the part. We calculate the momentum of the force acting on the metal. The strength of the Fe, acting on the firing pin is:
F6 = P6*S6 = 100*105Па*0,03м2 = 314кН. F 6 = P 6 * S 6 = 100 * 10 5 Pa * 0.03m 2 = 314kN.
Время перемещения бойка: Time of movement of the striker:
Гб = V / 0кг *0, Зм 314кН = 0,03 сек. G b = V / 0kg * 0, Зм 314кН = 0.03 sec.
Скорость бойка будет равна: The speed of the striker will be equal to:
V6 = 0,3м / 0, 03 сек = 10м/сек. V 6 = 0.3m / 0.03 s = 10m / s.
При упругом столкновении скорость иглы составит 20м/сек , так как по закону сохранения импульса ее масса меньше массы бойка в два раза. Импульс силы, действующий на металл детали, равен: In an elastic collision, the needle’s speed will be 20 m / s, since, according to the law of conservation of momentum, its mass is two times less than the mass of the striker. The force impulse acting on the metal of the part is equal to:
б = 5кг*20м/сек = 100Н*сек. b = 5kg * 20m / s = 100N * s.
На расстоянии 5мм скорость иглы падает до нуля, поэтому средняя скорость движения иглы в металле 10м/сек. Следовательно, время соударения (время внедрения иглы в тело детали) составляет 0,0005 сек, а сила, действующая на металл, достигает: 1 ООН* сек/0, 0005 сек = 200кН. At a distance of 5mm, the needle speed drops to zero, so the average needle speed in the metal is 10m / s. Therefore, the collision time (the time of the introduction of the needle into the body of the part) is 0.0005 sec, and the force acting on the metal reaches: 1 UN * sec / 0, 0005 sec = 200 kN.
При диаметре иглы 12мм давление на металл достигает: With a needle diameter of 12 mm, the pressure on the metal reaches:
200кН/113*106м2 =1,8*109Па. 200kN / 113 * 10 6 m 2 = 1.8 * 10 9 Pa.
Эта величина близка к пределу прочности многих высокопрочных сплавов. This value is close to the tensile strength of many high-strength alloys.
[8] На фиг.2а, б, в показана принципиальная схема работы устройства, где механизмы при ковке расплава приводится в действие подачей газа на поршни. [9] На фиг.За, б, в показано, что скорость и давление возможно усилить за счет воздействия на поршни и особенно на иглу взрывного (детонационного) давления. [8] On figa, b, c shows a schematic diagram of the operation of the device, where the mechanisms for the forging of the melt is driven by the supply of gas to the pistons. [9] In Fig. Za, b, c it is shown that speed and pressure can be enhanced by exposing the pistons and especially the needle to explosive (detonation) pressure.
Для того чтобы воздействовать через иглу на металл еще большим давлением, возможно, использовать взрывчатые вещества (ВВ), которые размещены непосредственно на игле. ВВ могут через иглу передавать на металл давления, равные нескольким десяткам ГПа. [10] При таких давлениях в металлах могут происходить фазовые переходы и химические реакции. На практике после прохождения ударной волны происходило образование, например, феррита цинка, карбида титана, карбида вольфрама, титаната бария. Таким путем возможно производить детали из сверхпроводящих материалов, а так же производить синтез материалов, содержащих алмаз, карбид или нитрид бора. In order to act through the needle on the metal even more pressure, it is possible to use explosives (BB), which are placed directly on the needle. Explosives can transmit pressure equal to several tens of GPa through a needle. [10] At such pressures, phase transitions and chemical reactions can occur in metals. In practice, after the passage of the shock wave, the formation of, for example, zinc ferrite, titanium carbide, tungsten carbide, barium titanate. In this way, it is possible to produce parts from superconducting materials, as well as to synthesize materials containing diamond, carbide or boron nitride.
[9] Ударные волны возникают при соударении твердых тел или при де- тонации ВВ. [9] Shock waves arise upon the collision of solids or upon detonation of explosives.
Скорость движения вещества равна Vo. За промежуток времени At = I/C2 ударник пройдет путь DZ = V( \t = (Vo*l)/co. Образец под воздействием ударника сократится на длину этого пути (DZ), и следовательно, его сжатие составит e = - А1Д = - Vo/co. Образец теперь будет вести себя как сжатая пружина, и его свободный правый конец разгрузится так, что свободная поверхность будет двигаться направо со скоростью 2 Vo, а налево в образце пойдет волна разгрузки со скоростью со. Продолжительность фазы ускорения составила t = 21/со , а величина ударного сжатия e = Vo/co. The speed of the substance is Vo. Over a period of time At = I / C2, the projectile will pass the path DZ = V ( \ t = (Vo * l) / co. The sample under the influence of the projectile will decrease by the length of this path (DZ), and therefore, its compression will be e = - A1Д = - Vo / co. The sample will now behave like a compressed spring, and its free right end will unload so that the free surface will move to the right at a speed of 2 Vo, and the unloading wave will go to the left at a speed of co. The acceleration phase lasted t = 21 / co, and the value of shock compression e = Vo / co.
Например, определим, какого значения достигнет упругое напряжение стального стержня при ударе его телом, летящим со скоростью Vo = 20м/сек. Модуль упругости стали Е = 210 000 Н/мм, ударное сжатие составит e = - 0,4%, упругое напряжение s = eE =840 Н/мм2. Возникающие при таком не очень сильном ударе волны могут достигать интенсивности, превосходящей предел упругости. For example, we determine what value the elastic stress of a steel bar reaches when it is struck by a body flying at a speed of Vo = 20 m / s. The modulus of elasticity of steel is E = 210,000 N / mm, the shock compression will be e = - 0.4%, the elastic stress s = eE = 840 N / mm 2 . The waves arising from such a not very strong impact can reach an intensity exceeding the elastic limit.
[9] У веществ могут происходить обусловленные действием ударных волн трансформации кристаллических решеток, образование дислокаций и точечных дефектов с последующим формированием двойников при повышении давления, а при очень высоких динамических давлениях происходят фазовые переходы. [9] For substances, transformations of crystal lattices caused by the action of shock waves, the formation of dislocations and point defects with the subsequent formation of twins with increasing pressure can occur, and phase transitions occur at very high dynamic pressures.
Согласно Хольцману и Кауану, деформация на фронте ударной волны равна: According to Holtzman and Cowan, the deformation at the front of the shock wave is equal to:
e = (2/3) In (Vi/ V0) (1) Например, если ударная волна интенсивностью 10 ГПа распространяется в железе, то данному давлению соответствует сжатие 5% первоначального объема, т.е. Vi = 0,95* Vo. Этому сжатию, согласно уравнению (1), отвечает пластическая деформация e = - 3,4%, где скорость растяжения материала составляет έ = 34 106с 1. e = (2/3) In (Vi / V 0 ) (1) For example, if a shock wave with an intensity of 10 GPa propagates in iron, then this pressure corresponds to a compression of 5% of the initial volume, i.e. Vi = 0.95 * Vo. According to equation (1), this deformation corresponds to plastic deformation e = - 3.4%, where the tensile speed of the material is έ = 34 10 6 s 1 .
Размеры кристаллов, возникших после ударно-волнового нагружения, существенно меньше, чем при деформации, осуществленной традиционными методами, соответственно более высокими оказываются твердость и прочность материала. The sizes of crystals that have arisen after shock-wave loading are significantly smaller than in the case of deformation carried out by traditional methods; accordingly, the hardness and strength of the material are higher.
Под действием ударных волн ряд веществ испытывают одно или не- сколько фазовых превращений. При давлении 13 ГПа в железе наступает превращение а— > b - переход. При давлениях, превышающих 20 ГПа в титане, было установлено скачкообразное увеличение прочности, которое обусловлено а — > b - превращением Ti. При взрывном прессовании, благодаря нагреву металла достигается его сжатие при меньшем количестве взрывчатого вещества. Максимальная плотность получается выше, что дает возможность уменьшить отрицательное влияние волны разгрузки. Under the action of shock waves, a number of substances undergo one or several phase transformations. At a pressure of 13 GPa in the iron, a → b transition occurs — a transition. At pressures exceeding 20 GPa in titanium, an abrupt increase in strength was established, which is due to a -> b - the transformation of Ti. During explosive pressing, due to the heating of the metal, its compression is achieved with a smaller amount of explosive. The maximum density is higher, which makes it possible to reduce the negative effect of the unloading wave.
[9] На Кривой Гюгонио представлено, что нагретый порошок уже при небольших давлениях сближается с кривой для твердого тела. К тому же уве- личение внутренней энергии при горячем прессовании меньше, чем при холодном. Предлагаемый способ будет достигать высокой эффективности за счет того, что в штампе идет обработка нагретого металла или расплава, который деформируясь за счет ударных волн приобретает особую структуру, имеющую высокую удельную прочность. [9] On the Hugoniot Curve, it is presented that the heated powder, even at low pressures, approaches the curve for a solid. In addition, the increase in internal energy during hot pressing is less than that during cold pressing. The proposed method will achieve high efficiency due to the fact that the stamp is processing heated metal or a melt, which, being deformed due to shock waves, acquires a special structure with high specific strength.
На фиг.За показан вариант устройства, где игла внедряется в тело детали под действием ударной волны взрывчатого вещества (ВВ). Взрывчатое вещество 31 размещается на верхнем торце иглы, детонатор 32 запускает ударную волну под действием электроподвода 33, где момент взрыва определяется по компьютерной программе, контролируемой показаниями датчиков слежения. [10] Величины импульсов давления зависят от размера d ВВ, что определяет протяженность участка напора детонации и равен отрезку времени, в течение которого каждая точка испытывает одинаковое давление. Чем толще слой ВВ, тем дольше будет сохраняться неизменное давление в каждой точке поверхности и тем большим будет импульс давления, хотя сама величина этого давления не зависит от толщины слоя ВВ. В теории упругости показано, что напряжение s в направлении распространения волны определяется выражением: In Fig. 3a, a variant of the device is shown where the needle is inserted into the body of the part under the influence of an explosive shock wave (EX). Explosive 31 is placed on the upper end of the needle, the detonator 32 launches a shock wave under the action of an electric supply 33, where the moment of the explosion is determined by a computer program controlled by readings of tracking sensors. [10] The magnitudes of the pressure pulses depend on the size d of the explosive, which determines the length of the detonation pressure section and is equal to the length of time during which each point experiences the same pressure. The thicker the explosive layer, the longer the constant pressure will remain at each point on the surface and the greater the pressure pulse will be, although the magnitude of this pressure does not depend on the thickness of the explosive layer. In the theory of elasticity it is shown that the stress s in the direction of wave propagation is determined by the expression:
a = Q*Ci* Vb a = Q * Ci * V b
где r - начальная плотность материала; where r is the initial density of the material;
Vi - скорость частиц; Vi is the particle velocity;
Cl - скорость волны. C l - wave velocity.
[11] Предлагаемый способ для промышленности может практически осуществить способ импульсной объемной штамповки, теоретически разработанный в 1994 году. [11] The proposed method for industry can practically implement the method of pulsed die forging, theoretically developed in 1994.
Основу данной технологии составляет способность расплавов оставаться в жидком состоянии ниже теоретической температуры плавления, что доказано и обосновано теорией получения аморфных металлов, на базе которой можно рассчитать требуемую в данном случае величину переохлаждения расплава; другая часть технологии строится на способности переохлажденных расплавов под действием давления с высокой скоростью переходить в твердое состояние. The basis of this technology is the ability of the melts to remain in a liquid state below the theoretical melting temperature, which is proved and justified by the theory of the production of amorphous metals, on the basis of which it is possible to calculate the melt supercooling required in this case; another part of the technology is based on the ability of supercooled melts to transform into a solid state under high pressure under the influence of pressure.
[11] Для того, чтобы металл перешел в твердую фазу от воздействия на него давления, и не перешел в расплав, после снятия этого давления, требуется, чтобы количестве теплоты Qp , потерянное расплавом металл за время транспортирования его в штамп и нахождения в штампе в процессе его сжатия и окончательного заполнения полостей штампа превышало количество теплоты QKp,, выделенное металлом за время его кристаллизации. Из этого условия можно рассчитать степень переохлаждения расплава dT, по достижении которой время кристаллизации будет стремиться к нулю:[11] In order for the metal to pass into the solid phase from exposure to pressure and not to transfer to the melt, after removing this pressure, it is required that the amount of heat Q p , the metal lost by the melt during its transportation to the stamp and being in the stamp during its compression and final filling of the die cavities, it exceeded the amount of heat Q Kp ,, released by the metal during its crystallization. From this condition, it is possible to calculate the degree of supercooling of the melt dT, upon reaching which the crystallization time tends to zero:
Q = с*т *ЗГ; Q = c * t * 3G;
Q = m*qK; Q = m * q K ;
dT = qK/c, dT = q K / s,
где с - удельная теплоемкость металла; where c is the specific heat of metal;
т - масса кристаллизуемого металла; t is the mass of crystallized metal;
qK - удельная теплота кристаллизации металла. q K is the specific heat of crystallization of the metal.
Так, например, для Ti температура переохлаждения dT, при которой время кристаллизации dG—Ю, составляет: So, for example, for Ti, the supercooling temperature dT, at which the crystallization time dG – 10, is:
dT = qK /c = (392 кДж/кг)/(0, 53 кДж/(кг °С)) =739°С. dT = q K / c = (392 kJ / kg) / (0.33 kJ / (kg ° C)) = 739 ° C.
Количество теплоты рассеяния Qp , теряемое жидкой фазой металла, вычисляется по формуле: The amount of heat of dissipation Q p lost by the liquid phase of the metal is calculated by the formula:
QP— Л -q r -St, Q P - L -q r -St,
где А - площадь поверхности охлаждаемой подложки, соприкасающейся с расплавом металла, м2 where A is the surface area of the cooled substrate in contact with the molten metal, m 2
qr - удельный тепловой поток, Вт/м2, q r - specific heat flux, W / m 2 ,
dί - время соприкосновения жидкой фазы металла и подложки, сек. dί is the contact time of the liquid phase of the metal and the substrate, sec.
dί = а · DT, dί = a · DT,
где а - коэффициент контактной теплопередачи; where a is the contact heat transfer coefficient;
АТ - разность температур между расплавом и подложкой. AT is the temperature difference between the melt and the substrate.
Другим важнейшим параметром, определяющим возможность реализации процесса ИОШ и влияющим на фазовые превращения в металлах, является давление. Another important parameter determining the feasibility of the IOS process and affecting phase transformations in metals is pressure.
Повышение температуры затвердевания с увеличением давления наблюдается у тех металлов, которые в твердом состоянии занимают меньший объем, чем в жидком. Для перевода жидкого металла в твердое состояние требуется воздействие на расплав давления такой величины Р , которое сжимает расплав до плотности x, соответствующей твердофазному состоянию около температуры плавления Ts. An increase in the solidification temperature with increasing pressure is observed in those metals that occupy a smaller volume in the solid state than in the liquid state. To transfer a liquid metal to a solid state, an impact on the melt of pressure of a value of P, which compresses the melt to a density x corresponding to the solid state state near the melting temperature T s .
Так, например, для перевода расплавленного Ti в твердую фазу вблизи его температуры плавления необходимо сжатие на x =1 %. So, for example, to transfer molten Ti to the solid phase near its melting temperature, compression by x = 1% is necessary.
Требуемую величину сжатия расплава можно определить согласно теории сжатия ударными волнами: The required value of melt compression can be determined according to the theory of compression by shock waves:
4 = ( у,: Со) - 100%, 4 = ( y ,: Co) - 100%,
где ув - скорость сжатия вещества; where y in is the compression rate of the substance;
Со - скорость распространения продольной волны в веществе. Co is the propagation velocity of a longitudinal wave in a substance.
Отсюда можно рассчитать требуемую скорость столкновения расплава со стенками полостей штампа: From here, the required collision rate of the melt with the walls of the die cavities can be calculated:
nb = x · Со/100%. n b = x · Co / 100%.
Так, например, для перевода расплава Ti, находящегося при температуре плавления Ts, в твердое состояние, необходимо сжать металл за счет соударения расплава и штампа со скоростью ув = 27 м/сек. So, for example, to transfer the Ti melt, which is at the melting temperature T s , into a solid state, it is necessary to compress the metal due to the collision of the melt and the stamp with a velocity of y = 27 m / s.
Время сжатия тела ударным давлением составляет: The compression time of the body by shock pressure is:
St с— 21/Со St s - 21 / Co
где / - длина тела. where / is the length of the body.
При I = 0,5 м для Ti имеем Stc = 7,4 · ПУ4 сек. At I = 0.5 m for Ti we have St c = 7.4 · PU 4 sec.
Из приведенного примера следует, что время приложения давления Р к расплаву столь короткое, что успевают сформироваться кристаллы только очень малых размеров. Более того, межкристаллическое пространство, образуемое за счет уменьшения объема металла при переходе его в кристалл, непрерывно заполняется путем его принудительного сжатия. From the above example it follows that the time of applying pressure P to the melt is so short that only very small crystals have time to form. Moreover, the intercrystalline space formed by reducing the volume of the metal upon its transition into the crystal is continuously filled by means of forced compression.
На фиг.За показан момент расплавления металла, на фиг.Зб показана ковка металла, под действием которой идет заполнение штампа и сразу после этого идет ударная волна под действием детонации взрывчатого вещества, установленного на игле, на фиг.Зв показан завершающий момент ковки под действием внедрения иглы в тело детали. На фиг.З показано устройство, которое на практике может осуществить процесс импульсной объемной штамповки (ИОШ) за счет которого, возможно, производить детали, имеющие очень высокую удельную прочность. Используя ВВ, возможно на расплав, заполнивший штамп, через иглу накладывать импульс давления, превышающий 30 ГПа. Под действием таких давлений идет деформация металла непосредственно в штампе, который может сжиматься на 5% и более. [3] Дополнительный эффект достигается при использовании электронно-лучевого подогрева заготовки, за счет электронно-лучевых пушек (ЭЛП), установленных на вакуумный корпус и изображенных на фиг.За. In Fig. Za, the moment of metal melting is shown, in Fig. Zb, the forging of metal is shown, under which the die is filled and immediately after that there is a shock wave under the influence of detonation of the explosive mounted on the needle, in Fig. Зv the final moment of forging under the action is shown introducing the needle into the body of the part. Fig. 3 shows a device that in practice can carry out the process of pulse volumetric stamping (IOS) due to which it is possible to produce parts having a very high specific strength. Using explosives, it is possible to apply a pressure pulse exceeding 30 GPa to the melt that has filled the stamp through the needle. Under the influence of such pressures, the metal is deformed directly in the stamp, which can be compressed by 5% or more. [3] An additional effect is achieved by using electron-beam heating of the billet, due to electron-beam guns (EBLs) mounted on a vacuum casing and shown in Fig. Za.
Как известно, индукционный нагрев не позволяет плавать металл с температурой плавления выше ~ 2000°С. На фиг.За показаны электронно- лучевые пушки 34, которые электронным лучом 35 плавят заготовку совместно с индуктором. Выбор электронно-лучевого плавления связан с тем, что он производится в глубоком вакууме, если, например, вместо него использовать плазму, работающую в газе, то будет нарушаться технологический процесс формирования детали, так как газ будет препятствовать заполнению полости штампа. Используя электронно-лучевое и индукционное плавление одновременно, возможно плавить такие металлы как ниобий, молибден, тантал, вольфрам, а так же их тугоплавкие сплавы и соединения. В данном исполнении, установка позволит производить из тугоплавких металлов, например, ракетные сопла, турбинные лопатки или обшивки для ракет. Эффект от внедрения способа может быть усилен за счет производства композиционных деталей. На фиг.За в полости штампа размещена арматура 36, которая может быть сделана из углерод-углеродных волокон, нитиевидных углеродных кристаллов, волокон оксида кремния, нитрида бора или просто металлической арматуры. Высокие давления при ковке позволяют расплаву полностью заполнить все полости штампа совместно с арматурой (фиг.Зб), где показаны отходящие газы 37 ВВ от детонации. Дополнительная ковка за счет иглы (фиг.Зв) позволяет объединить в монолит кристаллизирующийся расплав и вещество арматуры, на выходе производя композиционную деталь 38. As is known, induction heating does not allow metal to float with a melting point above ~ 2000 ° C. Fig. 3a shows electron beam guns 34, which electron beam 35 melt the workpiece together with the inductor. The choice of electron beam melting is associated with the fact that it is produced in a deep vacuum, if, for example, using plasma working in gas instead of it, the technological process of forming the part will be disrupted, since the gas will prevent filling of the die cavity. Using electron beam and induction melting at the same time, it is possible to melt such metals as niobium, molybdenum, tantalum, tungsten, as well as their refractory alloys and compounds. In this design, the installation will allow the production of refractory metals, for example, rocket nozzles, turbine blades or shell for rockets. The effect of the implementation of the method can be enhanced by the production of composite parts. In Fig. 3a, a reinforcement 36 is placed in the die cavity, which may be made of carbon-carbon fibers, carbon-fiber crystals, silicon oxide fibers, boron nitride, or simply metal reinforcement. High pressures during forging allow the melt to completely fill all the die cavities together with the fittings (Fig. Zb), which shows the exhaust gases 37 BB from detonation. Additional forging due to the needle (Fig. Sv) allows you to combine crystallizing melt and reinforcing material into a monolith, producing composite part 38 at the output.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет создавать детали из композиций металлов и неметаллов, так называемую металлокерамику. Thus, the proposed method allows you to create parts from compositions of metals and non-metals, the so-called cermet.
В связи с вышеизложенным, способ может быть полезен при производстве особо сложных и дорогих деталей для гражданской и военной продукции In connection with the foregoing, the method may be useful in the production of particularly complex and expensive parts for civilian and military products
ЛИТЕРАТУРА LITERATURE
[1]. Волков А.Е. - Патент РФ, RU 2194595 - Способ штамповки и импульсной обработки жидкого металла -“Импульсной объёмной штамповки”, С2 7B22D 18/02, 10.03.2000г. [1]. Volkov A.E. - Patent of the Russian Federation, RU 2194595 - Method of stamping and pulsed processing of liquid metal - “Pulse volume stamping”, C2 7B22D 18/02, 03/10/2012.
[2]. Волков А.Е. - Патент N°2353470, - Способ и устройство жидкой штамповки для литья химически активных металлов с использованием метода индукционного удержания расплава, С2 B22D 18/02, 02.07.2004. [2]. Volkov A.E. - Patent N ° 2353470, - Method and device for liquid stamping for casting chemically active metals using the method of induction retention of the melt, C2 B22D 18/02, 02.07.2004.
[3]. А. А Фогель - Индукционный метод удержания жидких металлов во взвешенном состоянии, - Ленинград: Из-во “Машиностроение”. 1989г., стр.6^-7, стр.61-И54. [3]. A. A Vogel - Induction method for the retention of liquid metals in suspension, - Leningrad: From “Engineering”. 1989, p. 6 ^ -7, p. 61-I54.
[4]. Д. Джанколи - Физика, - М.: Из-во“Мир”.1989г., стр.302Е341. [4]. D. Dzhankoli - Physics, - M.: From “Mir” .1989, p. 302E341.
[5]. М.Б. Беккер - Литье под давлением, - М.: Из-во“Машиностроение”. 1990г., стр.14-Л7. [5]. M.B. Becker - Injection molding, - M.: From “Engineering”. 1990, p. 14-L7.
[6]· А.М. Глезер - Нанокристаллы, закаленные из расплава, - М.: Из-во “Физматлит”. 2012г., стр.192-Л 93. [6] · A.M. Glezer - Nanocrystals, hardened from the melt, - M .: Because of Fizmatlit. 2012, p. 192-L 93.
[7]. Д.Д. Гилман - Металлические стекла, - М.: Из-во“Металлургия”.1984г., стр.22А52. [7]. D.D. Gilman - Metal Glasses, - M.: From “Metallurgy” .1984, p. 22A52.
[8]· А. А. Кудинов - Гидрогазодинамика, - М.: Из-во “Инфра-М”. 2013г., стр.183^-193. [9]. P. Прюммер - Обработка порошкообразных материалов взрывом, - М.: Из-во“Мир”.1990г., стр. [8] · A. A. Kudinov - Hydro-gasdynamics, - M.: From “Infra-M”. 2013, p. 183 ^ -193. [9]. P. Prümmer - Processing of powdered materials by explosion, - M .: Iz-in “Mir” .1990, p.
[10]. Фрэнк У. Уилсон - Высокоскоростное деформирование металлов, - М.: Из-во“Машиностроение”. 1966г., стр. [10]. Frank W. Wilson - High-speed deformation of metals, - M.: From "Engineering". 1966, p.
[П]. А.Е. Волков - Разработка технологии, оснастки и оборудования импульсной объемной штамповки, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, - Москва, 1994г. [P]. A.E. Volkov - Development of technology, tooling and equipment for pulse volumetric stamping, dissertation abstract for the degree of candidate of technical sciences, - Moscow, 1994.
Claims
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201980046552.7A CN112399895B (en) | 2018-07-10 | 2019-07-09 | Method and apparatus for double acting liquid forging |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018125356A RU2764620C2 (en) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | Method and device for liquid forging of double action |
| RU2018125356 | 2018-07-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020013734A1 true WO2020013734A1 (en) | 2020-01-16 |
Family
ID=69140550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/050107 Ceased WO2020013734A1 (en) | 2018-07-10 | 2019-07-09 | Method and device for double-action liquid forging |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112399895B (en) |
| RU (1) | RU2764620C2 (en) |
| WO (1) | WO2020013734A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2619410A (en) * | 2020-10-20 | 2023-12-06 | Replay Holdings Inc | Methods and compositions for cellular therapy |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4254817A (en) * | 1979-05-30 | 1981-03-10 | Iwatani Sangyo Kabushiki Kaisha | Metal casting apparatus |
| US4580617A (en) * | 1982-05-07 | 1986-04-08 | Charles Blechner | Induction casting machine and method of casting |
| RU2033893C1 (en) * | 1992-06-03 | 1995-04-30 | Марширов Виктор Викторович | Method for pressure die casting |
| RU2198065C2 (en) * | 1999-11-04 | 2003-02-10 | Волков Анатолий Евгеньевич | Liquid forming method |
| RU2555278C2 (en) * | 2011-03-24 | 2015-07-10 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for pulse close-die forging of metals by induction melt retention |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT271143B (en) * | 1967-10-09 | 1969-05-27 | Langestein & Schemann Ag | Machine for shaping a workpiece between two bears |
| CH625442A5 (en) * | 1977-07-04 | 1981-09-30 | Cerac Inst Sa | |
| RU2353470C2 (en) * | 2004-07-02 | 2009-04-27 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and facility for liquid forging for casting of reactive metal with usage of method of induction keeping of melt |
| CN2788958Y (en) * | 2005-04-22 | 2006-06-21 | 李远发 | Metal hydraulic die casting & forging double-controlling one-time forming pressure casting and forging machine |
| CN102240763A (en) * | 2011-04-16 | 2011-11-16 | 湖北三环锻造有限公司 | Medium-heavy automobile flange die forging process and punching and calibrating composite die thereof |
| EP2848333B1 (en) * | 2013-09-16 | 2021-03-24 | Mubea Carbo Tech GmbH | Method and device for producing a metallic component by means of a casting and mould |
| CN104368790B (en) * | 2014-11-11 | 2018-04-06 | 创金美科技(深圳)有限公司 | A kind of metal liquid fluctuates high die casting forging one-step moulding method |
-
2018
- 2018-07-10 RU RU2018125356A patent/RU2764620C2/en active
-
2019
- 2019-07-09 CN CN201980046552.7A patent/CN112399895B/en active Active
- 2019-07-09 WO PCT/RU2019/050107 patent/WO2020013734A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4254817A (en) * | 1979-05-30 | 1981-03-10 | Iwatani Sangyo Kabushiki Kaisha | Metal casting apparatus |
| US4580617A (en) * | 1982-05-07 | 1986-04-08 | Charles Blechner | Induction casting machine and method of casting |
| RU2033893C1 (en) * | 1992-06-03 | 1995-04-30 | Марширов Виктор Викторович | Method for pressure die casting |
| RU2198065C2 (en) * | 1999-11-04 | 2003-02-10 | Волков Анатолий Евгеньевич | Liquid forming method |
| RU2555278C2 (en) * | 2011-03-24 | 2015-07-10 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for pulse close-die forging of metals by induction melt retention |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2619410A (en) * | 2020-10-20 | 2023-12-06 | Replay Holdings Inc | Methods and compositions for cellular therapy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2018125356A (en) | 2020-01-10 |
| CN112399895A (en) | 2021-02-23 |
| RU2764620C2 (en) | 2022-01-18 |
| RU2018125356A3 (en) | 2021-07-08 |
| CN112399895B (en) | 2022-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Investigation on shock-induced reaction characteristics of a Zr-based metallic glass | |
| US5069869A (en) | Process for direct shaping and optimization of the mechanical characteristics of penetrating projectiles of high-density tungsten alloy | |
| DE60131172T2 (en) | DYNAMIC COMPACTION OF POWDERS USING A PULSED ENERGY SOURCE | |
| Ji et al. | Investigation on shock-induced reaction characteristics of an Al/Ni composite processed via accumulative roll-bonding | |
| Meyers et al. | High strain, high-strain-rate deformation of copper | |
| US4255374A (en) | Method of compacting powder | |
| EP0331285A2 (en) | Explosive compaction of rare earth-transition metal alloys in a fluid medium | |
| Shi et al. | Experimental and numerical investigation of jet performance based on Johnson-Cook model of liner material | |
| WO2020013734A1 (en) | Method and device for double-action liquid forging | |
| Li et al. | Preliminary study on the dynamic deformation mechanism of CoCrFeNi high-entropy alloy and its application in the shaped charge liner | |
| Khina et al. | Effect of strain rate on the microstructure and mechanical properties of AA2B06-O aluminum alloy of the Al–Cu–Mg system | |
| DE102022003959A1 (en) | Device system generating extremely extreme compressive stresses and high (synthesis) temperatures for the direct encapsulation production of physicochemical products | |
| Arora et al. | Tungsten heavy alloy for defence applications | |
| Eckner et al. | Deformation mechanisms and microplasticity of austenitic TRIP/TWIP steel under flyer plate impact | |
| RU2194595C2 (en) | Method for forging liquid metal and impulse treating of it so called "impulse die forging" | |
| US10274292B1 (en) | Alloys for shaped charge liners method for making alloys for shaped charge liners | |
| Eskin | Improvement of the structure and properties of ingots and worked aluminum alloy semifinished products by melt ultrasonic treatment in a cavitation regime. | |
| SE513170C2 (en) | Material and device for defromation of a material body | |
| Harding | High-rate straining and mechanical properties of materials | |
| US4599060A (en) | Die-target for dynamic powder consolidation | |
| KEMI et al. | Impact-induced chemical reaction behavior of ZrTiNiCuBe bulk metallic glass fragments impacting on thin plates | |
| Nikitin et al. | The Process of Superdeep Penetration of High-Speed Metallic Particles into a Solid Body | |
| KR20090126222A (en) | Light metal vacuum melting apparatus using electronic stirring and vacuum melting method using the same | |
| Shorokhov et al. | High-speed deformation of metallic materials using channel angular pressing for producing an ultrafine-grained structure | |
| RU2106226C1 (en) | Molten metal stamping method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19833370 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19833370 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |