ШТАМП ДЛЯ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ
PUNCH FOR EQUALLY-CHANNEL ANGULAR PRESSING

Изобретение относится к обработке металлов давлением с использованием интенсивной пластической деформации и предназначено для получения нанокристаллических материалов с увеличенным уровнем механических свойств различных металлов и сплавов.
Известен по кн.: В.М.Сегал и др. Процессы пластического структурообразования металлов, Мн.: Навука i тэхнiка, 1994, с.92-93, штамп, содержащий узел деформирования, состоящий из нескольких деталей, с входным и выходным каналами одинакового поперечного прямоугольного сечения, пресс-штемпель.
Недостатком данного штампа является то, что для его поддержания в рабочем состоянии в течение более длительного времени требуется частая замена деталей, образующих входной и выходной каналы узла деформации. Достаточно быстрый износ рабочих поверхностей входного и выходного каналов происходит из-за наличия больших сил трения между обрабатываемым куском металла и стенками узла деформации. При этом узел деформации обладает недостаточной жесткостью для равноканального углового прессования. Невысокая жесткость штампа объясняется наличием в нем месдоз. Наличие в штампе месдоз вызвано необходимостью проведения измерения контактных давлений, возникающих при обработке куска металла. При обработке металлов давлением из-за недостаточной жесткости нижней месдозы может образоваться ступенька на нижней части выходного канала.
Известный по патенту РФ №2252094, В21С 25/00, B21J 13/02, 5/00 от 16.09.2003, опубл. в БИ №14 от 20.05.2005, штамп для равноканального углового прессования содержит бандаж, в который запрессована коническая вставка из нескольких деталей, при этом стенки входного канала образованы частями взаимно перпендикулярных плоскостей этих деталей, замкнутых друг с другом, первая из стенок выходного канала образована частью взаимно перпендикулярной поверхности детали вставки, у которой другая часть этой поверхности является стенкой входного канала, нижнюю опору и пресс-штемпель.
Недостатком штампа, выбранного за прототип, является сложность его конструкции. Наиболее сложные при изготовлении детали конической вставки узла деформации, у которых общая коническая поверхность должна быть с большой точностью подогнана к конической поверхности бандажа, имеют большую длину. Соответственно большую длину имеет и бандаж. Кроме этого одна из деталей конической вставки состоит из двух частей. Установка нижней опоры между деталями конической вставки требует большой точности ее изготовления. Небольшая площадь ее опорной поверхности не обеспечивает жесткости конструкции.
Задачей, решаемой данным изобретением, является достижение повышенной жесткости штампа, являющейся основной технической характеристикой, а также упрощение конструкции.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в получении штампа, обеспечивающего достижение новой поставленной задачи, путем его выполнения из того же самого количества деталей, но которые при этом выполнены более простыми. Все детали конической вставки выполнены из целого куска металла. Наиболее сложные при изготовлении конусные поверхности бандажа и конической вставки нового штампа по сравнению со штампом по патенту РФ №2252094, предназначенным для изготовления идентичных деталей, имеют меньшую длину. Также в предложенном штампе имеют меньшую длину взаимно перпендикулярные поверхности деталей конической вставки, которые выполняются с достаточно маленькой высотой микронеровностей. Опора в предложенном штампе не требует высокой точности изготовления. В результате предложенный штамп проще при изготовлении. Большая площадь рабочей поверхности нижней опоры обеспечивает жесткость узла деформации.
Указанный выше технический результат достигается тем, что в штампе для равноканального углового прессования, содержащем бандаж, в который запрессована коническая вставка из нескольких деталей, при этом стенки входного канала образованы частями взаимно перпендикулярных плоскостей этих деталей, замкнутых друг с другом, первая из стенок выходного канала образована частью взаимно перпендикулярной поверхности детали вставки, у которой другая часть этой поверхности является стенкой входного канала, нижнюю опору и пресс-штемпель, вторая стенка выходного канала, перпендикулярно расположенная относительно первой стенки выходного канала, образована частью поверхности опоры, которая этой поверхностью замкнута с торцами оснований всех деталей вставки, третья и четвертая стенки выходного канала образованы двумя взаимно перпендикулярными поверхностями, при отсечении ими части куска от второй детали вставки, которая замкнута с первой деталью.
Образование второй стенки выходного канала, перпендикулярно расположенной относительно первой стенки выходного канала, частью поверхности опоры, которая этой поверхностью замкнута с торцами оснований всех деталей вставки, обеспечило жесткость узла деформации и упрощение деталей конической вставки. Образование третьей и четвертой стенок выходного канала двумя взаимно перпендикулярными поверхностями при отсечении ими части куска от второй детали вставки, которая замкнута с первой деталью, обеспечило возможность достижения поставленной задачи, а также возможность восстановления изношенных стенок выходного канала.
На фиг.1 показан штамп для равноканального углового прессования; на фиг.2 показано то же, четыре части деталей конической вставки, образующие входной канал, сечение А-А; на фиг.3 показано то же, две детали конической вставки и опора, образующие выходной канал, вид Б, бандаж условно не показан.
Штамп содержит бандаж 1, в который запрессована коническая вставка, состоящая из четырех деталей 2, 3, 4 и 5, нижнюю опору 6 и пресс-штемпель 7. Детали 2, 3, 4 и 5 выполнены с формой, ограниченной двумя взаимно перпендикулярными плоскостями и отсекаемым ими куском конической поверхности. При этом стенки входного канала 8 образованы частями взаимно перпендикулярных плоскостей деталей 2, 3, 4 и 5 конической вставки, замкнутых друг с другом. Первая стенка выходного канала 9 образована частью взаимно перпендикулярной поверхности детали 2 конической вставки, у которой другая часть этой поверхности является стенкой входного канала 8. Вторая стенка выходного канала 9, перпендикулярно расположенная относительно первой стенки выходного канала 9, образована частью поверхности опоры 6, которая этой поверхностью замкнута с торцами оснований четырех деталей 2, 3, 4 и 5 конической вставки. Третья и четвертая стенки выходного канала 9 образованы двумя взаимно перпендикулярными поверхностями В и Г, при отсечении ими части куска от детали 3 конической вставки, которая замкнута с деталью 2. Нижняя опора 6 перекрывает конец входного канала 8.
Штамп работает следующим образом.
В исходном положении металлическую заготовку 10 размещают во входном канале 8 и проталкивают посредством пресс-штемпеля 7 в направлении выходного канала 9. При прохождении в канал 9 заготовка 10 подвергается пластической деформации, сохраняя свои первоначальные геометрические размеры в поперечном сечении. Для достижения заданной степени деформации, которая определяет необходимые физико-механические свойства изделия, их анизотропию и текстуру, указанный процесс повторяется многократно.
Использование данного изобретения позволило получить штамп, обеспечивающий достижение новой поставленной задачи, путем его выполнения из того же самого количества деталей, но которые при этом выполнены более простыми. Все детали конической вставки выполнены из целого куска металла. Наиболее сложные при изготовлении конусные поверхности бандажа и конической вставки нового штампа по сравнению со штампом по патенту РФ №2252094, предназначенным для изготовления идентичных деталей, имеют меньшую длину. Также в предложенном штампе имеют меньшую длину взаимно перпендикулярные поверхности деталей конической вставки, которые выполняются с достаточно маленькой высотой микронеровностей. Опора в предложенном штампе не требует высокой точности изготовления. В результате предложенный штамп проще при изготовлении. Большая площадь рабочей поверхности нижней опоры обеспечивает жесткость узла деформации.