УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
DEVICE FOR METAL DEFORMATION PROCESS

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для упрочнения металла в процессе обработки.
Для повышения механических характеристик, в частности прочности, металл подвергают интенсивной пластической деформации с использованием, например, устройств для обработки металлов давлением. Известно устройство для обработки металлов давлением, содержащее матрицу с расположенными в ней тремя пересекающимися каналами, геометрически подобными в поперечном сечении - приемным, промежуточным и выходным, в котором приемный и выходной каналы выполнены параллельно друг другу, причем оси симметрии параллельных каналов разнесены на расстояние К=(0,5-1,5)L, где L - расстояние между стенками приемного канала, а внутренний угол между осями симметрии параллельных каналов и осью симметрии соединяющего их промежуточного канала составляет 90-120°. Площадь поперечного сечения выходного канала составляет 0,9-1 от площади поперечного сечения приемного канала (патент РФ №2181314, МПК B21D 25/02, В21С 25/00, опубл. 2002.04.20).
Известно устройство для обработки металлов давлением, содержащее матрицу с расположенными в ней двумя или несколькими пересекающимися каналами, в котором по месту пересечения каналов выполнены полости, имеющие в продольном сечении каналов форму трапеции, у которой основания пересекаются со стенками каналов (патент РФ №2128095, МПК В21С 25/00, опубл. 1999.03.27).
В известных устройствах реализуется схема простого сдвига, что недостаточно для достижения высоких пластических деформаций, необходимых для получения заготовок, обладающих повышенными механическими характеристиками, в частности прочностью.
Наиболее близким к предложенному является устройство для обработки материалов давлением, содержащее матрицу с расположенными в ней двумя пересекающимися вертикальным и горизонтальным каналами, в котором в горизонтальном канале выполнен нарез в виде спирали (патент РФ №2282515, МПК В21С 25/00, опубл. 10.02.2006).
В данном устройстве предполагается комбинирование простого сдвига и деформации кручением. Однако экспериментальная проверка показала, что в процессе работы спиралевидные канавки забиваются смазкой, в результате чего не наблюдается эффекта кручения. В итоге - невысокая степень пластической деформации и соответственно низкое качество обрабатываемых заготовок.
Задачей изобретения является повышение механических характеристик и качества обрабатываемых заготовок за счет конструктивного обеспечения интенсивной пластической деформации.
Поставленная задача решается устройством для обработки металлов давлением, содержащим матрицу с расположенными в ней двумя пересекающимися, вертикальным и горизонтальным, каналами, в котором, в отличие от прототипа, ось симметрии горизонтального канала смещена относительно оси симметрии вертикального канала на величину, составляющую 0,5-10% от радиуса горизонтального канала матрицы.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено предложенное устройство для обработки металлов давлением.
Устройство содержит матрицу 1 с расположенными в ней вертикальным каналом 2 и горизонтальным каналом 3. Ось симметрии горизонтального канала смещена относительно оси симметрии вертикального канала на величину l, составляющую 0,5-10% от радиуса R горизонтального канала матрицы. Величина смещения зависит от пластичности металла: для малопластичных (титан, сталь) меньше, а для пластичных больше. При значениях менее 0,5% не обеспечивается кручение заготовки, значение более 10% технологически трудно реализуемо.
кр
l
l
Устройство работает следующим образом. В вертикальный канал 2 устанавливают заготовку, которая под воздействием на нее пунсона (не показан) продавливается в горизонтальный канал 3. Заготовка, перемещаясь из вертикального канала в горизонтальный, деформируется в месте пересечения каналов, как при равноканальном угловом прессовании. За счет смещения оси симметрии горизонтального канала относительно оси симметрии вертикального возникает крутящий момент, М=Рl, где Р - усилие смещения. В вертикальном канале заготовка подвергается пластической деформации сдвигом, а в горизонтальном - дополнительной деформации кручением.
Таким образом, в устройстве осуществляется комбинирование простого сдвига при равноканальном угловом прессовании и деформации кручением в горизонтальном канале, чем достигается повышение интенсивности пластических деформаций и, следовательно, качества заготовки.
Использование предлагаемой конструкции устройства для обработки металлов давлением со смещением оси симметрии горизонтального канала относительно оси симметрии вертикального позволяет достичь высоких пластических деформаций в материале заготовки по сравнению с обычной схемой углового прессования и, следовательно, улучшить качество обрабатываемых заготовок.