УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам для интенсивной пластической деформации, и предназначено для изготовления заготовок преимущественно из цветных сплавов с повышенными механическими свойствами за счет интенсивного измельчения структуры при увеличенном коэффициенте использования металла.
Из уровня техники известно устройство для многомаршрутного равноканального углового прессования (RU 2477662 С2 от 20.03.2013).
Недостатками известного устройства являются сложность изготовления матрицы с каналами, пересекающимися в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, а также низкий коэффициент использования металла заготовки из-за искажения торцовых участков прессуемой заготовки.
Кроме того, из уровня техники известен способ канального углового прессования заготовок и устройство для его осуществления (RU 2146571 С1 от 20.03.2000), содержащее пуансоны и матрицу с пересекающимися прямолинейными каналами. Известное устройство свободно от недостатков вышеприведенного аналога.
Недостатком этого аналога является узость его технологических возможностей, обусловленная деформацией заготовки лишь в одной плоскости или необходимостью извлечения заготовки из матрицы после очередного прохода. Кроме того известное устройство не допускает вариативности схем углового прессования и изменения угла пересечения каналов.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является устройство для канального углового прессования, содержащее пуансоны и матрицу с n≥2 расположенными в одной плоскости прямолинейными каналами, каждый из которых выполнен с двумя входными отверстиями, предназначенными для введения пуансонов, и пересекающимся в одной точке с другими каналами так, что все каналы вместе образуют звезду с исходящими из точки пересечения каналов лучами по числу пуансонов p=2n (RU 58402 U1 от 27.11.2006).
Недостатком прототипа является узость его технологических возможностей, обусловливающая возможность деформации заготовки лишь в одной плоскости. Отсюда - низкое качество прессования, поскольку устройством не допускается вариативность схем углового прессования и изменение угла пересечения каналов в разных плоскостях.
Задача полезной модели - расширение технологических возможностей устройства канального углового прессования.
Достигаемый технический результат - повышение качества прессования за счет вариативности схем и углов пересечения каналов в разных плоскостях, повышения интенсивности накопления деформаций в одном устройстве за один проход заготовки через матрицу и обеспечения циклического прессования.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что устройство для канального углового прессования, содержащее пуансоны и матрицу с n≥2 расположенными в одной плоскости прямолинейными каналами, каждый из которых выполнен с двумя входными отверстиями, предназначенными для введения пуансонов, и пересекающимся в одной точке с другими каналами так, что все каналы вместе образуют звезду с исходящими из точки пересечения каналов лучами по числу пуансонов p=2n, снабжено m≥1 аналогичными имеющимся каналами, пересекающимися с ними в точке их пересечения и лежащими вне плоскости их расположения.
Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где:
- на фиг. 1 схематично изображено устройство канального углового прессования в плане для n=2 и m=1;
- на фиг. 2 изображена пространственная схема расположения каналов в матрице для n=2 и m=1.
Очевидно, что n и m - простые целые числа.
Устройство для канального углового прессования (фиг. 1) содержит матрицу 1 и, например, шесть пуансонов 2, 3, 4, 5, 6, 7. Матрица 1 выполнена с тремя пересекающимися прямолинейными каналами (два из которых размещены, как и в прототипе, в одной плоскости, а третий - вне этой плоскости, но пересекает указанную плоскость в точке пересечения размещенных в ней каналов), каждый из которых выполнен с двумя входными отверстиями. Входные отверстия 8, 9, 10, 11, 12, 13 каналов предназначены для введения соответствующих пуансонов 2, 3, 4, 5, 6, 7. Каждый из каналов пересекается двумя соседними каналами так, что все каналы вместе образуют пространственную звезду с исходящими из точки пересечения лучами по числу пуансонов (число лучей равно количеству пуансонов p=2n=2×3=6). В месте пересечения каналы сопрягаются радиусами R=a/2 (а - размер поперечного сечения канала).
Прессование осуществляется одним из пуансонов, еще один создает подпор заготовки, другие перекрывают оставшиеся каналы, давая возможность заготовке перемещаться только в заданном направлении. Привод пуансонов 2, 3, 4, 5, 6, 7 может быть выполнен раздельным, например, от индивидуальных гидроцилиндров (в графических материалах не показано).
Заявленная полезная модель работает следующим образом.
Заготовка, поступая из приемного отверстия (8, 9, 10, 11, 12, 13) канала, которым может быть любое из имеющихся, проталкивается в один из оставшихся пяти каналов и, проходя через место их пересечения, получает сдвиговые деформации. В зависимости от используемых каналов угол пересечения может изменяться. Возможные для данного устройства варианты изменения угла пересечения каналов приведены в таблице.
Величина деформации за один проход через очаг деформации увеличивается с уменьшением угла пересечения каналов. Для накопления деформации заготовку прессуют в несколько проходов. Подпор заготовки обеспечивается пуансоном, в направлении которого течет металл на данном этапе прессования, причем остальные пуансоны обеспечивают перекрытие каналов, в которых они расположены, т.е. требуемый маршрут ограничивается оставшимися пуансонами, перекрывающими каналы, по которым на данном проходе заготовка не должна следовать.
Поскольку один из каналов, образующий лучи 14 и 15 (см. фиг. 2), лежит вне плоскости двух других каналов, при задействовании всех трех (и более) каналов обеспечивается широкая вариативность схем прессования за счет возможности как бы поворота заготовки, а сдвиговые деформации в заготовке осуществляются в разных плоскостях, что способствует повышению интенсивности накопления деформаций.
Заявленная полезная модель может обеспечивать одновременное прессование двух заготовок. В этом случае пара пуансонов, размещенных в каналах напротив друг друга, смыкаются в месте пересечения каналов, образуя пары пересекающихся каналов, расположенных напротив друг друга относительно оси сомкнутых пуансонов. В этом случае угол 180°, при котором очагов деформации не образуется, автоматически исключается из рассмотрения, т.к. в противолежащих отверстиях канала будут располагаться пуансоны, закрывая доступ заготовке. При этом в местах пересечения каналов заготовка дважды меняет направление перемещения, а значит, во время одного прохода она прессуется через два очага деформации, что позволяет увеличить накопленную деформацию. При изменении направления прессования в тех же каналах заготовка проходит в обратном направлении еще через два очага деформации. Таким образом, благодаря циклическому воздействию пуансонов на торцы заготовки, требуется меньшее количество проходов для накопления заданной величины деформации. Другими словами, интенсивность измельчения структуры металла заготовки повышается. Кроме того, в местах пересечения каналов при такой схеме прессования образуется сужение, что позволяет сообщить заготовке дополнительные напряжения сжатия.
Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что при реализации полезной модели поставленная задача - расширение технологических возможностей устройства канального углового прессования - решена, и заявленный технический результат - повышение качества прессования за счет вариативности схем и углов пересечения каналов в разных плоскостях, повышения интенсивности накопления деформаций в одном устройстве за один проход заготовки через матрицу и обеспечения циклического прессования - достигнут. Конструкция матрицы сохранена весьма простой. При этом во всех схемах прессования может быть использован подпор за счет создания противодавления, исключающее возможность искажения переднего торца заготовки, т.к. он упирается в один из пуансонов, создающим противодавление, и является плоским, перпендикулярным продольной оси прессуемой заготовки. Задний торец прессуемой заготовки также остается плоским перпендикулярным ее продольной оси, т.к. на разных этапах процесса канального углового прессования направления продольной оси заготовки и прессующего пуансона совпадают.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного 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 осуществления процесса обработки давлением металлов и сплавов;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, 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 критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.