УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ
DEVICE OF EQUAL-PORTED ANGULAR COMPRESSION

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для повышения качества заготовок в процессе обработки.
С целью повышения качества заготовок их подвергают интенсивной пластической деформации, в частности, посредством равноканального углового прессования (РКУП). Устройства для РКУП состоят, как правило, из контейнера или матрицы с расположенными в них пересекающимися каналами, через которые с помощью пуансона или пресс-штемпеля продавливается заготовка. Известно, например, устройство для деформационной обработки заготовок, содержащее пуансон и составной контейнер из входной и выходной частей, сопряженных между собой по плоскости стыка и выполненных с пересекающимися в упомянутой плоскости каналами, ограниченными в плоскости стыка окружностью, при этом входная и выходная части контейнера установлены с возможностью вращения одна относительно другой в плоскости стыка, в котором по меньшей мере один канал или его часть, прилегающая к плоскости стыка, выполнены с поперечным сечением эллиптической формы (патент РФ №2172350, МПК C21D 7/00, B21J 5/00, опубл. 2001.08.20).
Известно устройство (выбранное в качестве прототипа), состоящее из контейнера, в который запрессована составная коническая вставка с пересекающимися цилиндрическими каналами равного поперечного сечения - рабочим и выходным, и пресс-штемпеля, посредством которого осуществляется проталкивание заготовки из рабочего канала в выходной (Сегал В.М. и др. Процессы пластического структурообразования металлов. - Минск: Навука i технiка, 1994, с.98-99).
Недостатком известных устройств является то, что рабочая поверхность пуансона или пресс-штемпеля, контактирующая с заготовкой, плоская. Вследствие этого происходит затекание материала прокладки, располагающейся между пуансоном и заготовкой, и состоящей, как правило, из смазки и графита, и частиц самой заготовки в зазор между матрицей и пуансоном, что приводит к заклиниванию и поломке оснастки (пуансона и матрицы). Кроме того, в верхней части заготовки образуется большая дефектная зона, которую приходится удалять последующей механической обработкой, что ведет к снижению коэффициента использования металла.
Задачей изобретения является повышение качества обрабатываемых заготовок, а также повышение коэффициента использования металла (КИМ) и устранение возможности поломки оснастки за счет конструктивного исполнения пуансона.
Поставленная задача решается устройством для равноканального углового прессования, состоящим из матрицы, в которую запрессована вставка с двумя пересекающимися цилиндрическими каналами равного поперечного сечения - рабочим и выходным, и пуансона, проталкивающего заготовку из рабочего канала в выходной, в котором в отличие от прототипа рабочая поверхность пуансона, контактирующая с заготовкой, выполнена вогнутой, причем величина прогиба находится в диапазоне 0,5-3 мм.
Для увеличения сил трения между пуансоном и заготовкой на рабочей поверхности пуансона выполнены насечки, глубина которых составляет 10% от величины прогиба.
Выполнение рабочей поверхности пуансона вогнутой предотвращает затекание материала прокладки и материала самой заготовки в зазор между пуансоном и матрицей, что исключает возможность поломки оснастки. Уменьшается также площадь дефектной зоны в верхней части заготовки. Величина прогиба рабочей поверхности пуансона подбирается в зависимости от пластичности материала: для малопластичных (титан, сталь) она будет меньше, а для пластичных, таких как алюминий или медь, больше. При увеличении прогиба более 3 мм может произойти поломка пуансона, при уменьшении менее 0,5 мм теряется эффект торможения течения слоев заготовки относительно деформирующей поверхности пуансона, в связи с чем происходит затекание материала заготовки в технический зазор между пуансоном и матрицей.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено устройство для равноканального углового прессования. Устройство содержит матрицу 1, в которую запрессована вставка 2 с рабочим и выходным пересекающимися каналами. Заготовка 3 продавливается из рабочего канала в выходной с помощью пуансона 4, рабочая поверхность которого выполнена вогнутой с величиной прогиба Δ.
Пример конкретного выполнения.
Брали две заготовки из технически чистого титана ВТ1-0 диаметром 40 мм и длиной 180 мм. Проводили сравнительное прессование в стандартном режиме с использованием пуансона с плоской рабочей поверхностью и с вогнутой согласно настоящего изобретения. Величина прогиба рабочей поверхности пуансона составляла 1 мм, глубина насечек - 0,1 мм. Сравнивали результаты. При использовании пуансона согласно изобретения экономия материала составила 40% по сравнению с аналогами.
Таким образом, предложенное изобретение за счет конструктивного исполнения пуансона позволяет улучшить качество обрабатываемых заготовок и повысить КИМ металла, а также значительно снижает вероятность поломки инструментальной оснастки.