УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОЦИКЛОВОГО РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к заготовительному производству машиностроительных предприятий, а именно, к устройствам для структурообразования металлов в процессе интенсивной пластической деформации.
Известно устройство для обработки металлов давлением, которое содержит матрицу с расположенными в ней двумя пересекающимися каналами и круговым участком их сопряжения, выполненным по месту пересечения каналов (Сегал В.М., Копылов В.И., Резников В.И. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Наука и техника, 1994. - С. 26).
Известно устройство для равноканального углового прессования заготовок, содержащее матрицу с расположенными в ней двумя пересекающимися каналами (Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. - М.: Логос, 2000. - С. 13).
Недостатками данных устройств является возможность прессования только одной заготовки за один цикл эксперимента.
Известно устройство для одновременного равноканального углового прессования четырех заготовок, которое содержит матрицу с расположенными в ней пересекающимися входным вертикальным и четырьмя выходными каналами, при этом входной вертикальный канал выполнен общим для всех заготовок, а выходные каналы выполнены в разных плоскостях с углами прессования, составляющими 90, 100, 110 и 120° (RU 2475320, МПК B21J 13/02, B21C 25/02).
Недостатком данного устройства является необходимостью извлечения и многократной переустановки заготовок в устройстве, а также придание каждой из заготовок относительно небольшой деформации за один цикл.
C
C
C
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для одновременного равноканального углового прессования четырех заготовок под разными углами прессования (RU 2477662, МПК В21С 25/02, B21J 13/02, заявл. 17.02.2011, опубл. 20.03.2013). Устройство для равноканального углового прессования заготовки, содержит матрицу, пуансон, каналы с углами пересечения по 90° каждый, выполненные во взаимно перпендикулярных плоскостях YZ, XY и XZ с обеспечением маршрутов прессования B+С+С+B или B в 4 прохода.
Недостатком рассматриваемого устройства является достаточно высокая конструктивная и технологическая сложность и невозможность освободить матрицу от заготовок ввиду наличия одного пуансона.
Задачей полезной модели является создание конструкции устройства для одновременной обработки нескольких заготовок с целью получения однородной равноплотной измельченной структуры, с залеченными дефектами литейного происхождения за счет создания однородного напряженно-деформированного состояния, обеспечивающего многоцикловую обработку без извлечения заготовок, исключения выпучиваний, загибов, складок и пустот, а также максимальной проработки материала заготовок.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для одновременного многоциклового равноканального углового прессования нескольких заготовок содержит матрицу, пуансоны, каналы с углами пересечения по 90° каждый, дополнительно снабжено упором, а каналы выполнены в одной плоскости с образованием единого полого контура, при этом в каждом из каналов установлен пуансон с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода вдоль канала, а упор замыкает упомянутый контур и установлен с возможностью отведения для извлечения заготовок.
Предложенная конструкция для одновременного равноканального углового прессования нескольких заготовок позволяет производить многоцикловое деформирование. Это в свою очередь обеспечивает получение каждой из заготовок с однородной равноплотной измельченной структуры с залеченными дефектами литейного происхождения, а также максимальную проработку материала заготовок.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан общий вид устройства в момент начала процесса; на фиг. 2 - момент установки второй заготовки в канал матрицы; на фиг. 3 - момент деформирования трех заготовок в матрице 1; на фиг. 4 - момент начала работы пуансона 3.
Устройство содержит матрицу 1 с выполненными в ней каналами, расположенными в одной плоскости и пересекающимися под прямым углом, образуя единый полый контур, пуансоны 2, 3, 4 и 5, установленные в каналах с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль канала и упор 6, замыкающий контур и при необходимости позволяющий извлечь заготовки при его отведении.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии заготовка 7 устанавливается во входной канал матрицы 1, пуансоны 2, 3, 4, 5 и упор 6 установлены таким образом, что формируют замкнутый контур с каналами (фиг. 1). Под воздействием пуансона 2 заготовка 7 начинает проталкиваться вдоль входного канала матрицы 1, а при достижении перпендикулярного канала пластически деформироваться, заполняя следующий канал. При полном перемещении заготовки 7 в вертикальный канал пуансон 2 извлекается и в контур помещается следующая заготовка T (фиг. 2), которая перемещается и деформируется под воздействием пуансона 2 аналогично первой заготовке 7, толкая вперед по контуру последнюю. При полном перемещении второй заготовки 7′ в вертикальный канал пуансон 2 извлекается и в контур устанавливается следующая заготовка 7″, которая также перемещается и деформируется при помощи пуансона 2 и воздействует на предыдущие заготовки (фиг. 3). При полном перемещении последней заготовки 7″ в вертикальный канал пуансон 2 остается на месте, а пуансон 3 воздействует на заготовки до полного перемещения последней в горизонтальный канал. Затем воздействие на заготовки продолжается при помощи пуансонов 4 и 5, по аналогии с пуансонами 2 и 3. Цикл деформирования завершается, когда последняя заготовка окажется во входном канале (фиг. 3).
Далее, чтобы извлечь заготовки необходимо открыть упор V и повторить цикл деформирования.
Предлагаемое устройство было опробовано на опытной конструкции в лабораторных условиях при деформировании свинцовых заготовок размером ⌀20 мм, L 220 мм. Габариты матрицы составляют 300×300×150. Для воздействия на каждый из пуансонов необходим гидропривод с гидрорасперделителем. Положение заготовок в канале определялось по лимбу, расположенному на каждом пуансоне.
Деформирование подготовленных образцов, с заранее нанесенной сеткой на плоскости разреза, показало наличие значительных величин сдвиговых деформаций, которые влекут за собой изменение зеренной структуры материала, а следовательно и его свойств.
При помощи устройства возможно одновременно деформировать несколько заготовок, и без извлечения их из оснастки максимально проработать металл. Предложенное устройство целесообразно использовать в заготовительном производстве машиностроительных предприятий для получения заготовок с измельченной однородной равноплотной структурой для дальнейшего изготовления высоконагруженных деталей в машиностроении, авиастроении, медицинской технике, нефтехимии.