СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ВОЛОЧЕНИЕМ С КРУЧЕНИЕМ
METHOD OF MAKING ULTRAFINE SEMIS BY DRAWING WITH TWISTING

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов или прутков и проволоки с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой и повышенными физико-механическими свойствами металлических материалов за счет комбинированой деформационной обработки.
Известны способы производства ультрамелкозернистых (УМЗ) заготовок, включающие деформирование материала в пересекающихся каналах методами интенсивной пластической деформации (ИПД). Наибольшее распространение получили ИПД путем равноканального углового прессования (РКУП) заготовки без изменения ее поперечного сечения, включающие продавливание заготовки через два пересекающихся канала с одинаковым поперечным сечением, в которых за счет пластического структурообразования материалов обеспечивается повышение физико-механических свойств заготовки. При этом возможно вращение заготовки, либо обрабатывающего инструмента вокруг своей оси или оси заготовки (В.М.Сегал, В.И.Копылов, В.И.Резников. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Наука и техника, 1994, с.26; Патент РФ №2021064, Патент РФ №2188091, Патент РФ №2268100).
Недостатками известных способов является сложность в обеспечении целостности заготовки в процессе ее обработки при повышенных пластических деформациях, а также невозможность обработки длинномерных изделий с УМЗ структурой.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ получения УМЗ полуфабрикатов волочением со сдвигом, включающий деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две расположенные последовательно конические волоки с одновременным вращением одной из волок с обеспечением дополнительной деформации сдвигом посредством заданного относительно оси вращения эксцентриситета, образованного за счет конусного канала волок (Патент РФ №2347633).
Недостатками известного способа является ограниченный уровень деформационного воздействия за цикл обработки, не позволяющий обеспечить значительные суммарные деформации, а соответственно, сужающий возможности формирования УМЗ структуры материала.
Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является расширение возможностей деформационной обработки длинномерных УМЗ полуфабрикатов за счет дополнительного знакопеременного изгиба с вращением металла в зоне между очагами деформации.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением со сдвигом, включающем деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две последовательно расположенные конические волоки, согласно изобретению деформацию металла производят последовательно в соосно неподвижно закрепленных первой и второй волоках, при этом дополнительную деформацию сдвигом обеспечивают в зоне между волоками одновременным знакопеременным изгибом и вращением металла вокруг своей продольной оси, при этом скорости перемещения металла в осевом направлении и его вращения вокруг своей продольной оси поддерживают постоянными.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Пример осуществления способа.
0
1
0
2
Стальная проволока с начальным диаметром d заправляется в первую по ходу ее движения неподвижно закрепленную коническую волоку и далее направляется, например, в систему роликов, обеспечивающую знакопеременный изгиб проволоки. Далее она, имеющая после первой волоки диаметр d<d, поступает во вторую неподвижно закрепленную расположенную соосно с первой коническую волоку меньшего диаметра, после которой проволока имеет диаметр d с последующим закреплением ее переднего конца в намоточном устройстве. После этого осуществляется процесс последовательной комбинированной деформации металла волочением в конусных соосно расположенных и неподвижно закрепленных первой и второй волоках за счет тянущего усилия, создаваемого вращением намоточного устройства. При этом одновременно с деформацией волочением в зоне между волоками производят дополнительную деформацию сдвигом, например, за счет вращения системы роликов вокруг продольной оси металла, обеспечивающей совместный знакопеременный изгиб металла и его вращение вокруг своей продольной оси. Причем в процессе последовательной деформации металла скорости его перемещения в осевом направлении и вращения вокруг своей продольной оси поддерживают постоянными.
В результате деформационной обработки проволоки по заявленной технологии в проволоке увеличиваются как прочностные, так и пластические характеристики. При этом средний уровень повышения свойств металла по сравнению с известным способом деформационной обработки составляет 19-34%.
Режимы обработки, по которым осуществлялось волочение проволоки с ее знакопеременным изгибом, и вращением вокруг своей продольной оси, а также полученные результаты представлены в таблице.
Таблица
Диаметр проволоки, исходный, d<sub>0</sub>, мм
Диаметр проволоки, после первой волоки, d<sub>1</sub>, мм
Диаметр проволоки, после второй волоки, d<sub>2</sub>, мм
Марка стали
Суммарное обжатие, ε, %
Скорость вращения проволоки, об/мин
Скорость волочения, м/мин
Механические свойства
σ<sub>т</sub>, МПа
σ<sub>в</sub>, МПа
δ<sub>100</sub>, %
3,5*
3,00
2,70
сталь 20
23
-
140
647
990
2,6
3,0**
2,70
2,42
19
6
160
823
1520
1,9
3,5**
3,10
2,77
21
8
140
846
1580
1,5
* - волочение без знакопеременного изгиба и вращения металла
** - волочение со знакопеременным изгибом и вращением металла
Заявленный способ комбинированной деформации длинномерных заготовок за счет одновременного знакопеременного изгиба металла и его вращения вокруг своей продольной оси в зоне между волоками позволяет обеспечить за цикл обработки значительные суммарные деформации. При этом, благодаря большим сдвиговым деформациям в обрабатываемом металле формируется ультрамелкозернистая (УМЗ) структура с повышенными физико-механическими свойствами, что существенно расширяет возможности комбинированной деформационной обработки. На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что заявляемый способ работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе.