Способ упрочнения кольцевой заготовки или втулки канальным угловым прессованием и устройство для его осуществления
METHOD FOR HARDENING AN ANNULAR WORKPIECE OR SLEEVE BY CHANNEL ANGULAR PRESSING AND APPARATUS FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам и устройствам для упрочнения металлов в процессе обработки.
Известен способ формообразования плоских кольцевых заготовок, при котором из исходной трубчатой заготовки путем поочередной раздачи и обжима ее концов в штампах для холодной штамповки формируют конический полуфабрикат, который деформируют в плоское кольцо [патент 2108186 РФ, МКИ В21D 53/16, B21D4 1/00, опубл. 10.04.1998].
Недостатком способа является невозможность обеспечения интенсивной пластической деформации.
Известен способ интенсивной пластической деформации материалов в пересекающихся каналах, заключающийся в деформировании заготовки путем равноканального углового прессования продавливанием заготовки через пересекающиеся вертикальный и горизонтальный каналы матрицы [патент 2128055 РФ, МКИ В21С 25/00, опубл. 27.03.1999].
Недостаток способа заключается в ограничении способа прессованием только объемных заготовок.
Известное устройство для интенсивной пластической деформации материалов давлением, содержит 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, рис. 1.1, б].
Недостатком устройства также является возможность прессования только объемных заготовок.
Известны способ получения кольцевых заготовок и устройство для его осуществления [патент 2163853 РФ, МКИ В21J 5/00, опубл. 10.03.2001]. Способ включает нагрев установленной в верхнюю кольцевую матрицу на упор заготовки, помещение ее в штамп в изотермической ванне, поперечное выдавливание до наружного размера, который задают нижней кольцевой матрицей, после чего осуществляют отрезку выдавленного металла и одновременно производят редуцирование заготовки. Устройство содержит штамп с верхней и нижней с внутренним утолщением матрицами, пуансоном, кольцевым ножом и каналом редуцирования кольца, при этом диаметр внутреннего утолщения равен диаметру получаемого кольца.
Данные способ и устройство имеют недостаточную прочность получаемых кольцевых заготовок и трудоемкость эксперимента.
Известны способ получения кольца угловым прессованием кольцевой заготовки и устройство для его осуществления [RU 2329108 С2, МКИ В21С 23/14, 2008.07.20, С.5, С.8, фиг. 4]. Способ получения кольца угловым прессованием кольцевой заготовки включает нагрев кольцевой заготовки, размещение ее в кольцевом канале матрицы, выполненной с пересекающимися кольцевыми каналами, и деформирование заготовки путем продавливания ее через упомянутые пересекающиеся кольцевые каналы матрицы посредством кольцевого пуансона. Устройство для канального углового прессования кольцевой заготовки содержит матрицу, выполненную с пересекающимися кольцевыми каналами, и кольцевой пуансон.
Недостаток данных способа и устройства заключается в недостаточной эффективности повышения механических свойств металла кольцевой заготовки.
Известны способ упрочнения кольцевой заготовки канальным угловым прессованием и устройство для его осуществления, близкие к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту [RU 2450882 С2, МКИ B21J 5/00, 2012.05.20 (прототип)]. Способ упрочнения кольцевой заготовки канальным угловым прессованием включает нагрев кольцевой заготовки, размещение ее в кольцевом канале матрицы, выполненной с тремя пересекающимися кольцевыми каналами, и деформирование кольцевой заготовки путем ее продавливания через упомянутые пересекающиеся кольцевые каналы матрицы посредством кольцевого пуансона с обеспечением поперечного выдавливания кольцевой заготовки. Устройство для канального углового прессования кольцевой заготовки содержит матрицу, выполненную с пересекающимися кольцевыми каналами, и кольцевой пуансон.
Недостаток данных способа и устройства заключается также в недостаточной эффективности повышения механических свойств металла кольцевой заготовки.
Задачей изобретения является разработка эффективного способа упрочнения кольцевых заготовок и устройства для его осуществления.
Задача изобретения решается способом упрочнения кольцевой заготовки или втулки канальным угловым прессованием, заключающемся в нагреве кольцевой заготовки или втулки, размещении ее в кольцевом канале матрицы, выполненной с тремя пересекающимися кольцевыми каналами, и деформировании кольцевой заготовки или втулки путем ее продавливания через упомянутые пересекающиеся кольцевые каналы матрицы посредством кольцевого пуансона с обеспечением поперечного выдавливания кольцевой заготовки, согласно изобретению поперечное выдавливание кольцевой заготовки или втулки осуществляется в сторону уменьшения ее диаметра.
Задача изобретения решается посредством устройства для канального углового прессования кольцевой заготовки или втулки, содержащего матрицу, выполненную с пересекающимися тремя кольцевыми каналами, и кольцевой пуансон с обеспечением поперечного выдавливания кольцевой заготовки, согласно изобретению кольцевые каналы выполнены с обеспечением диаметра выходного канала меньшим диаметра приемного канала.
Сущность изобретения заключается в следующем. При многократном канальном угловом прессовании кольцевой заготовки или втулки с обеспечением уменьшения ее диаметра происходит измельчение зерен металла, за счет чего происходит его упрочнение.
Заявляемое техническое решение в виде предлагаемого способа и устройства обеспечивает повышение прочности и износостойкости кольцевой заготовки или втулки. Эффективность упрочнения материала обеспечивается многократным канальным угловым прессованием кольцевой заготовки с обеспечением уменьшения ее диаметра.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое изобретение для канального углового прессования кольцевой заготовки или втулки через три пересекающихся кольцевых канала матрицы продавливанием трубчатым пуансоном отличается деформированием канальным угловым прессованием с получением кольцевой заготовки или втулки с диаметром меньшим, чем диаметр исходной заготовки.
Схема заявляемого устройства для осуществления способа представлена на фиг. 1, на которой изображено устройство с тремя пересекающимися кольцевыми каналами матрицы.
Устройство для канального углового прессования кольцевой заготовки или втулки содержит матрицу 1, трубчатый пуансон 2, приемный 3, промежуточный 5 и выходной 6 каналы. При этом диаметр выходного канала 6 меньше диаметра приемного канала 3.
Устройство для канального углового прессования кольцевой заготовки работает следующим образом.
В приемный кольцевой канал 3 матрицы 1 устанавливается металлическая кольцевая заготовка или втулка 4. Осуществляется нагрев кольцевой заготовки или втулки посредством, например, накидной электропечи (на фиг. не показана). Воздействуя на нее трубчатым пуансоном 2, продавливают кольцевую заготовку или втулку 4 в промежуточный 5 и выходной 6 каналы матрицы 1. В месте пересечения каналов 3 и 5, 5 и 6 металлический материал кольцевой заготовки или втулки 4 испытывает деформацию сдвига. Движение кольцевого пуансона 2 продолжается до конца кольцевого канала 3, а затем осуществляется ход назад. Далее в приемный кольцевой канал 3 устанавливается следующая кольцевая заготовка или втулка, при продавливании которой осуществляется дальнейшее прессование и продвижение предыдущей кольцевой заготовки или втулки. И так до тех пор, пока очередная кольцевая заготовка или втулка 4 не выдавится из каналов матрицы 1.
Использование предлагаемой конструкции устройства для канального углового прессования кольцевой заготовки или втулки позволяет деформировать кольцевую заготовку или втулку посредством канального углового прессования и подвергать ее деформированию сдвигом в несколько циклов прессования в одном эксперименте, обеспечивая интенсивную пластическую деформацию в материале кольцевой заготовки или втулки, что приводит к повышению ее прочностных характеристик и износостойкости. Дополнительным действием, повышающим эффективность упрочнения материала, является повышение измельчения зерен металла за счет уменьшения диаметра кольцевой заготовки или втулки.