ШТАМП ДЛЯ УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам равноканального углового прессования для интенсивной пластической деформации заготовок с ультрамелкозернистой структурой из конструкционных материалов, преимущественно цветных металлов и их сплавов.
Из уровня техники известен штамп для равноканального углового прессования, содержащий бандаж, пуансон и матрицу с тремя пересекающимися приемным, промежуточным и выходным каналами. Приемный и выходной каналы имеют идентичные квадратные сечения. Промежуточный канал выполнен винтовым (RU 2440210 C1 20.01.2012).
К недостаткам указанного штампа следует отнести не высокую интенсивность структурообразования, вследствие образования застойных зон на участках изменения вектора скорости течения металла заготовки и искривление продольной оси заготовки на выходе из матрицы.
Наиболее близким решением к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является известное из уровня техники устройство для обработки металлов давлением, выполненное в виде матрицы с расположенными в ней тремя геометрически подобными в поперечном сечении пересекающимися и сопряженными под углом каналами, а именно приемным, промежуточным и выходным, при этом приемный и выходной каналы выполнены параллельно друг другу (RU 2181314 C2 20.04.2002).
Недостатком данного, известного из уровня техники, устройства является образование застойных зон при течении металла в угловых элементах пересекающихся каналов, что оказывает негативное влияние на однородность структуры металла заготовок, а также является причиной искривления продольной оси заготовки на выходе из каналов матрицы.
В основу заявленной полезной модели положена техническая задача, заключающаяся в создании такого устройства для углового прессования, посредством которого осуществляют пластическую деформацию заготовок, при использовании которого сведено к минимуму искажение формы заготовки на выходе из матрицы, а также повышаются механические характеристики за счет достижения большей однородности получаемой мелкозернистой структуры.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является улучшение качества получаемых заготовок путем исключения изгиба продольной оси заготовки на выходе из каналов матрицы, а также повышение однородности распределения механических свойств по объему деформируемой заготовки.
Указанный технический результат достигается посредством того, что в штампе для углового прессования, содержащем бандаж, пуансон и матрицу, по меньшей мере, с тремя пересекающимися приемным, промежуточным и выходным каналами, выполненными в поперечном сечении геометрически идентичными, приемный и выходной канал расположены параллельно, согласно полезной модели, промежуточный канал выполнен криволинейным по функции y=sin(x) в интервале -π<x<π.
Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где:
- на фиг.1 схематично изображен штамп для углового прессования;
- на фиг.2 - три пересекающихся канала матрицы.
Заявленная полезная модель устроена следующим образом.
Штамп для углового прессования содержит бандаж 1 (фиг.1), в который запрессована матрица (на чертежах не обозначена), выполненная составной из сопряженных штифтами 2 полуматриц 3 и 4. В матрице сформированы приемный канал 5, промежуточный канал 6 и выходной канал 7 (фиг.1, фиг.2), поперечные сечения которых выполнены геометрически подобными. Приемный канал 5 и выходной канал 7 расположены параллельно. Промежуточный канал 6 ограничен приемным каналом 5 и выходным каналом 7. Кроме того, штамп оснащен пуансоном 8, установленным в приемном канале 5. Поперечное сечение пуансона 8 выполнено идентичным поперечному сечению приемного канала 5. Промежуточный канал 6 выполнен криволинейным по форме части синусоиды, построенной по функции y=sin(x) в интервале -π<x<π.
Заявленная полезная модель работает следующим образом.
Первоначально на поверхности металлической заготовки 9 и пуансона 8 наносят технологическую смазку. Далее заготовку 9 размещают в приемном канале 5 и проталкивают пуансоном 8 до ее соприкосновения с местом пересечения приемного 5 и промежуточного 6 каналов. Затем к верхнему торцу пуансона 8 прикладывают внешнюю нагрузку, необходимую для прессования, во время которого заготовку 9 проталкивают в промежуточный канал 6. Для последующего проталкивания заготовки 8 из промежуточного канала 6 в выходной канал 7 используют следующую заготовку (на чертеже не показана). Каждая заготовка испытывает два цикла сдвиговой деформации - при продвижении заготовки 9 из входного канала 5 в промежуточный канал 6 и - из промежуточного канала 6 в выходной канал 7.
Предлагаемая конструкция штампа с плавным сопряжением каналов по закону синуса позволяет осуществлять угловое прессование, в процессе которого при течении металла заготовки по каналам матрицы не образуется застойных зон. Структура металла заготовок измельчается в двух очагах деформации, расположенных вблизи участков изменения вектора скорости течения металла заготовки (участки вблизи сопряжении приемного канала с промежуточным и промежуточного с выходным), при этом металл заготовки приобретает более мелкую структуру по сравнению с исходной и, как следствие, повышенные механические свойства по объему деформируемой заготовки. За счет наличия значительных сил трения, возникающих в выходном канале и обусловленных контактом заготовки с его стенками на всей длине, обеспечивающих заполнение металлом выходного канала, не происходит изгиба продольной оси заготовки на выходе из матрицы.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле полезной модели, обеспечивает получение заявленного технического результата - улучшение качества получаемых заготовок путем исключения изгиба продольной оси заготовки на выходе из каналов матрицы, а также повышение однородности распределения механических свойств по объему деформируемой заготовки.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки металлов давлением, а именно к устройствам равноканального углового прессования для интенсивной пластической деформации заготовок с ультрамелкозернистой структурой из конструкционных материалов, преимущественно цветных металлов и их сплавов;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.