КОМПОЗИТНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ СПЛОШНЫХ ПРОФИЛЕЙ

Данная полезная модель относится к области прессования прутков из композитных заготовок и может быть использована при производстве изделий с фиксированной структурой, а также сверхпроводников и нанокомпозитов.
Особенности процесса прессования (экструдирования) определяют неравномерность деформации как по сечению, так и по высоте заготовки, вследствие чего возникает необходимость обрезки передней и задней части выдавленного прутка, причем доля дефектных частей может составлять от 10 до 20%. Учитывая стоимость исходных материалов, увеличение выхода в годное может иметь существенный экономический эффект.
Известна композитная заготовка для экструдирования сплошных профилей с плоскими торцами, при выдавливании которой используют пресс-шайбу или деформирующуюся прокладку с вогнутой рабочей поверхностью [Перлин И.Л. «Теория прессования металлов», Москва, «Металлургия», 1964 г., с.106-109].
Такая заготовка с пресс-шайбой и деформирующейся прокладкой несколько выравнивает скорость истечения периферийных и центральных слоев заготовки, снижает неравномерность деформации, но, тем не менее, не исключает неоднородность структуры металла на переднем конце выдавленного прутка.
Известна композитная заготовка для экструдирования, взятая за прототип, состоящая из одного или множества прутков, вставленных в чехол из пластичного материала, закрытого с торцов задней и передней крышками из пластичного материала, внутренняя поверхность которых имеет сферическую форму, а наружная поверхность передней крышки имеет специальную форму - в виде конуса [Патентная заявка Японии №59045021, опубл. 13.03.1984 г., МПК В21С 23/01].
Предложенная конструкция передней крышки композитной заготовки позволяет провести полную распрессовку композитной заготовки в контейнере непосредственно перед выдавливанием, а сферическая поверхность обеих крышек усредняет величину перемещений центральных и периферийных слоев до калибрующей части канала матрицы, уменьшая тем самым пресс-утяжину и повышая выход в годное.
Тем не менее, массивный наружный конус передней крышки, обеспечивая полную распрессовку композитной заготовки, в свою очередь затрудняет сдвиг периферийных элементов заготовки в направлении калибрующей части канала матрицы и препятствует однородному истечению компонентов в начальный период экструзии. В момент распрессовки в условиях нагретой заготовки передний конус, имея большую площадь контакта с прессовым инструментом, захолаживается более интенсивно, что приводит к увеличению различия в механических свойствах элементов композитной заготовки, затрудняя сдвиг элементов с меньшей прочностью, что является причиной отклонения от заданного соотношения элементов композита в сечении передней части выдавленного прутка.
Вышеуказанный недостаток отсутствует в конструкции предлагаемой композитной заготовки для экструдирования сплошных профилей.
Техническая задача настоящей полезной модели заключается в повышении равномерности деформации составных частей композитной заготовки в начальный период экструзии.
Поставленная задача решается так, что если в известной композитной заготовке для экструдирования сплошных профилей, состоящей из одного или множества прутков, вставленных в чехол из пластичного материала, закрытого с торцов задней и передней крышками из пластичного материала, внутренняя поверхность которых выполнена сферической формы, а наружная поверхность
передней крышки - специальной формы, то в предлагаемой заготовке передняя крышка выполнена в виде сегмента сферической оболочки с вогнутой наружной поверхностью.
В частном случае реализации полезной модели переднюю крышку выполняют из меди или медного сплава.
В другом частном случае реализации полезной модели внутреннюю и внешнюю поверхность передней крышки выполняют с одинаковым радиусом сферы.
На фиг.1 представлены конструкции одноволоконной (а) и многоволоконной (б) композитных заготовок для экструдирования сплошных профилей, включающих прутки 1, помещенные в оболочку (чехол) 2 из пластичного материала и закрытые с торцов крышками 3, выполненными также из пластичного материала.
На фиг.2 представлены возможные формы передней крышки 3, помещенной в чехол 2, которые позволяют оформлять сварной шов с чехлом по его наружной поверхности или с торца. Сферическую форму крышке придают либо штамповкой, либо растачиванием.
На фиг.3 представлен фрагмент переднего конца прутка, экструдированного из композитной заготовки.
Форма передней крышки с выпуклой внутренней поверхностью и вогнутой наружной поверхностью снижает жесткость сердцевины композитной заготовки, облегчает сдвиг элементов с меньшей прочностью в направлении течения металла, в частности, оболочки и периферийных элементов, способствуя равномерному истечению всех компонентов.
Конструкция заготовки, использующей переднюю крышку со сферическими поверхностями (вместо массивной крышки конусной формы), позволяет
получать максимальный эффект, когда процессу экструзии предшествует технологическая операция обжатия на гидростате или газостате.
Пример конкретного выполнения
На фиг.3 представлен фрагмент переднего конца прутка, экструдированного из композитной заготовки. Композитная заготовка выполнена из 121 прутка, вставленных в чехол из меди. Чехол закрыт с торцов передней и задней крышками, выполненными из меди. Внутренняя поверхность крышек имела сферическую форму, причем наружная поверхность передней крышки также имела вогнутую сферическую форму, позволившую сварной шов делать по наружной поверхности чехла. Представленное на фиг.3 изображение подтверждает минимальную неоднородность истечения компонентов композитной заготовки в начальный период экструзии.
Таким образом, техническим результатом использования предложенной полезной модели, является увеличение выхода в годное за счет повышения однородности истечения элементов композитной заготовки в начальный период экструзии.