УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

Полезная модель относится к деформационной обработке металлов и предназначена для получения длинномерных ультрамелкозернистых (УМЗ) заготовок цилиндрической формы и изделий из алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si с улучшенными физико-механическими свойствами для электротехники.
Известны устройства для упрочнения материалов способом равноканального углового прессования (РКУП), при котором реализуется схема деформации простым сдвигом. Деформация заготовок и, соответственно, упрочнение материала происходит за счет изменения вертикального направления канала на горизонтальное, при этом очаг деформации формируется в области изменения этого направления. Как правило, устройства для РКУП состоят из матрицы с пересекающимися в ней под углом каналами прессования и пуансона (В.М. Сегал, В.И. Копылов, В.И. Резников «Процессы пластического структурообразования металлов», Минск: Навука и тэхника, 1994). Процесс формирования УМЗ структуры предполагает многоцикловую обработку одной заготовки с количеством циклов от 4 до 12 (Валиев Р.З., Александров И.В. «Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией», М., Логос, 2007).
Основным недостатком таких устройств являются ограниченные геометрические параметры обрабатываемых заготовок, при этом их длина обычно не превышает 5-7 исходных диаметров. Учитывая многоцикловость обработки, идет более интенсивный износ формообразующих элементов устройств, и требуются большие затраты времени, причем обработка характеризуется низким коэффициентом использования металла (КИМ), составляющим 0,5-0,7. Перечисленные факторы негативным образом сказываются на экономической эффективности процессов, в которых используются данные устройства.
Известно устройство для непрерывного углового прессования, содержащее приводное рабочее колесо с калибром, колодку со вставкой и упор, выполненные с рабочими поверхностями, образующими канал прессования, причем упор установлен на площадке, имеющей возможность перемещения посредством упорного винта, для обеспечения плавного регулирования высоты канала прессования с получением площади поперечного сечения на выходе из очага деформации, которая на 3-5% превышает площадь поперечного сечения на входе в очаг деформации (патент РФ №2345861, МПК B21J 5/06, опубл. 10.02.2009 г.). Данное устройство обеспечивает получение длинномерных заготовок и позволяет заметно поднять КИМ процесса. Недостаток - необходимость многоцикловой обработки заготовок, что повышает трудоемкость и энергоемкость процесса.
Наиболее близким техническим решением является устройство непрерывного равноканального углового прессования металлической заготовки в виде прутка, реализующее способ по патенту РФ №2560474, МПК В21С 23/00, опубл. 20.08.2015. Данное устройство позволяет исключить многоцикловую обработку заготовки за счет использования многоканального ступенчатого канала прессования.
Недостатком известного устройства является наличие цельной ограничивающей основы, снижающей технологичность и создающей неудобство в эксплуатации.
Задачей полезной модели является повышение технологичности устройства при его изготовлении и эксплуатации.
Техническим результатом является повышение коэффициента использования металла (КИМ) при сохранении физико-механических свойств заготовок.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для непрерывного углового прессования, содержащим приводное рабочее колесо с калибром и ограничивающую основу, рабочая поверхность которой имеет ступенчатую форму и образует совместно с боковыми поверхностями калибра рабочего колеса ступенчатый канал прессования с углом пересечения каналов 90-120°, в отличие от прототипа на выходе канала прессования установлена матрица с калиброванным цилиндрическим отверстием, при этом ограничивающая основа устройства выполнена составной и включает колодку со вставкой и упор.
Угол пересечения каналов может варьироваться в диапазоне от 90 до 120°С или в более узком диапазоне, находящемся внутри упомянутого диапазона от 90 до 120°С.
Матрица с калиброванным цилиндрическим отверстием, установленная на выходе канала, позволяет увеличить КИМ за счет получения точно заданного размера выпускаемой заготовки.
Предложенное конструктивное исполнение ограничивающей основы позволяет повысить технологичность процесса за счет установки калибрующей матрицы с цилиндрическим отверстием, удобство в замене составляющих деталей устройства и повышение срока эксплуатации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, представленным на фигуре.
Устройство состоит из корпуса 1 и установленного в нем приводного рабочего колеса 2 с калибром 3, колодки 4 со вставкой 5 и упора 6, рабочие поверхности которых имеют ступенчатую форму и образуют совместно с боковыми поверхностями калибра рабочего колеса ступенчатый канал прессования 7 с углами пересечения каналов 90-120°, на выходе которого установлена матрица 8 с цилиндрическим отверстием, которая обеспечивает получение калиброванного поперечного сечения по всей длине заготовки 9.
Принцип работы устройства непрерывного углового прессования для получения прутков цилиндрической формы включает захват заготовки 9 в канал прессования за счет сил активного трения, возникающих на поверхности калибра 3 приводного рабочего колеса 2. Упираясь в рабочие поверхности упора 6 и вставки 5 колодки 4, заготовка 9 меняет направление движения и продолжает движение в ступенчатом канале прессования 7. При изменении направления движения в ступенчатом канале прессования заготовка интенсивно деформируется несколько раз по схеме простого сдвига, что обеспечивает формирование ультрамелкозернистой структуры с высокими физико-механических свойствами. Установленная на выходе канала прессования 7 матрица 8 обеспечивает получение прутков цилиндрической формы с калиброванным поперечным сечением по всей длине, повышая тем самым коэффициент использования металла.
Таким образом, полезная модель позволяет обеспечить получение прутков цилиндрической формы с калиброванным поперечным сечением по всей длине прутка, а также повысить технологичность и удобство в эксплуатации для условий массового производства электротехнической продукции.