УСТРОЙСТВО РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

Полезная модель относится к заготовительному производству машиностроительных предприятий, а именно, к устройствам для получения ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов.
Известно устройство для упрочнения материала давлением, содержащее узел для деформирования, имеющий два сообщенных канала, в одном из которых размещается заготовка, и узел для нагружения, при помощи которого проталкивают заготовку во второй канал, каналы расположены под углом один к другому и имеют одинаковые диаметры, равные диаметру заготовки. Узел для деформирования снабжен поворотными вокруг своих осей втулками, отверстия которых являются каналами узла для деформирования, и съемными вкладышами с отверстиями, соединяющими отверстия втулок между собой под углом (SU 492780. МПК B21C 25/00, опубл. 25.11.1975).
Недостатком данного устройства является действие значительных сил трения в процессе прессования, которые приводят к быстрому износу канала прессования и необходимостью приложения больших рабочих усилий.
Известно также устройство, для упрочнения металлов пластическим деформированием, содержащее пуансон и контейнер с криволинейным сквозным каналом, ограниченный двумя параллельными и двумя концентрическими стенками. По сечению контейнер снабжен дисками, каждый из которых очерчен в плане двумя пересекающимися эксцентричными дугами одинакового радиуса, установленными один за другим вогнутой стороной в направлении пуансона в пазу, выполненном в каждой параллельной стенке канала концентрично ему с возможностью перемещения совместно с металлом (SU 804049. МПК B21C 25/00, опубл. 15.02.1981).
Данное устройство позволяет снизить трение за счет размещения в канале прессования набора дисков, установленных в пазах двух противоположных сторон. Но при этом в качестве недостатка следует отметить повышенную трудоемкость, связанную с необходимостью установления дисков для выполнения каждого цикла прессования. Кроме этого использование криволинейного канала в устройстве усложняет получение ультрамелкозернистой структуры в сравнении с устройством для равноканального углового прессования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для обработки металлов простым сдвигом, содержащее бандаж, в котором размещены две боковые, передняя и задняя вставки, две плиты и П-образная ползушка, связанная спресс-штемпелем посредством тяг, образующие канал прессования (Процессы пластического структурообразования металлов / В.М.Сегал, В.И.Резников, В.И.Копылов и др. - Мн.: Наука и техника, 1994. - С.106).
Наличие в устройстве тяг, возвращающих ползушку в исходное положение при обратном ходе ползуна пресса, значительно снижает трудоемкость прессования по сравнению с известным устройством. Но при этом в процессе прессования трение между поверхностями задней, двух боковых вставок и ползушкой, остается весьма существенными, что приводит к увеличению рабочих усилий и повышенному износу инструмента.
Техническим результатом полезной модели является повышение износостойкости нагруженных элементов устройства, а также получение равномерной структуры готового изделия за счет уменьшения сил трения при прессовании, а также снижения рабочих усилий.
Поставленная задача достигается тем, что устройство равноканального углового прессования, содержащее бандаж, в котором размещены две боковые, передняя и задняя вставки, образующие канал прессования плита, неподвижный упор и П-образная ползушка, связанная с пресс-штемпелем посредством тяг, согласно предложению, оно снабжено набором роликов, установленных в обойме и контактирующих с боковыми поверхностями ползушки и задней вставки.
Устройство равноканального углового прессования поясняется чертежами, где на фиг.1 дана общая схема устройства; на фиг.2 изображено сечение А-А фиг.1; на фиг.3 - устройство в процессе прессования.
Устройство состоит из бандажа 1, в котором размещены две боковые 2, 3, передняя 4 и задняя 5 вставки. Плита 6 и неподвижный упор 7, а также ползушка 8, в которой выполнен П-образный паз 9 образуют рабочий 10 и выходной 11 каналы. Устройство снабжено набором роликов 12, контактирующих с боковыми поверхностями ползушки и задней вставки и размещенных в обойме 13, которая установлена между ползушкой 8 и задней вставкой 5. Обойма закреплена в бандаже крышкой 14. В рабочем канале 10 показана заготовка 15. П-образная ползушка 8 связана с пресс-штемпелем 16 при помощи тяг 17. Устройство размещается на столе пресса 18 с отверстием 19 под ползушкой 8.
Устройство равноканального углового прессования работает следующим образом.
В исходном положении в рабочий канал 10 устанавливается заготовка 15. затем включается пресс и пресс-штемпель 16, смонтированный на ползуне пресса, воздействует на торец заготовки 15 и ползушки 8 (фиг.1). Начинается процесс прессования, при котором исходная заготовка 15 из рабочего канала 11 продавливается в выходной канал 11 того же поперечного сечения, образованный поверхностью плиты 6 и неподвижным упором 7, перекрывающим рабочий канал 10. При этом ползушка 8 своей боковой поверхностью перемещается по роликам 12 в свободное пространство 19 в нижней части штампа. Ход пресс-штемпеля 16 производится до нижнего основания плиты 6, не перекрывая выходной канал 11. При обратном ходе ползуна пресса ползушка 8 возвращается в исходное положение с помощью тяг 17. Далее цикл повторяется.
Предложенное устройство опробовалось в лабораторных условиях при комнатной температуре для прессования последовательными проходами медных заготовок марки M1 с размерами: 30×30 мм, длиной 150 мм. Размеры рабочего и выходного каналов - 30×30 мм. Габаритные размеры конструкции h - 200; d - 240 мм. Размер пресс-штемпеля - 60×80 мм. Обойма с установленными в ней роликами 8 диаметром 15 мм имеет высоту 175 мм и ширину 60 мм. Бандаж с толщиной стенки 20 мм имеет наружный диаметр 240 мм, угол наклона внутренней стенки 2°. Высота ползушки 130 мм, ширина 80 мм, рабочий ход ползушки 120 мм.
В процессе исследований был произведен замер рабочих усилий месдозами. Эксперимент показал, что применение роликов в конструкции позволило уменьшить рабочие усилия на 30% (с 20 тонн до 14 тонн) за счет снижения сил трения, возникающих между ползушкой и стенкой задней вставки.
Деформирование заранее подготовленных заготовок и последующий их анализ показал, что в материале создается однородное напряженно-деформированное состояние, заготовка имеет равномерную структуру.
Предложенное устройство целесообразно использовать в заготовительном производстве машиностроительных предприятий для получения заготовок с УМЗ структурой для дальнейшего изготовления высоконагруженных деталей в машиностроении, авиастроении, медицинской техники, нефтехимии.