ШТАМП ДЛЯ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

Полезная модель относится к обработке материалов, преимущественно металлических, давлением с целью получения однородной микрокристаллической, в том числе субмикро- и нанокристаллической структуры. Обработке могут подвергаться также порошковые, гранульные и композиционные материалы.
Известны штампы для прессования металлов, обеспечивающие получение мелкокристаллической, в том числе субмикрокристаллической структуры за счет интенсивной сдвиговой пластической деформации. Металлы с такой структурой, по сравнению с крупнозернистыми, обладают повышенными механическими свойствами.
Из существующего уровня техники известен по кн.: Процессы пластического структурообразования металлов, В.М.Сегал и др., Мн.: Навука i тэхыка, 1994 - IS BN5-343-01164-0, стр.92-93, штамп для равноканального углового прессования, содержащий бандаж с установленной конической вставкой, состоящей из нескольких деталей, нижнюю опору, входной и выходной каналы, пресс-штемпель.
К недостаткам данного технического решения можно отнести недостаточную степень сдвиговой деформации, получаемую за один проход прессования, что приводит к увеличению числа проходов прессования, необходимых для получения требуемых прочностных характеристик материала, и как следствие, увеличение временных затрат на процесс упрочнения.
Если обрабатываемые металлы обладают высокой пластичностью, например, чистые медь, алюминий и их малолегированные сплавы, т.е. металлы способны к очень большим деформациям без разрушения, то эффект измельчения зерен сдвиговой деформацией можно усилить за счет увеличения последней, посредствам искусственного создания различных скоростей перемещения металла на противоположенных поверхностях контакта.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение интенсивности сдвиговой пластической деформации, получаемой за один проход прессования, что ведет к снижению временных затрат на процесс упрочнения за счет снижения числа проходов прессования.
Указанный технический результат достигается тем, что штамп для равноканального углового прессования, содержит бандаж с установленной вставкой в виде усеченного конуса, состоящей из деталей, образующих входной и выходной каналы, причем детали конической вставки выполнены с геометрией, в собранном виде образующей входной и выходной каналы прямоугольного сечения, на внутренние и наружные стенки которых нанесены покрытия, подобранные таким образом, что отношение коэффициента трения между прессуемым материалом и внутренней стенкой к коэффициенту трения между прессуемым материалом и наружной стенкой составляет более пяти.
На чертеже представлен предложенный вариант штампа для равноканального углового прессования, где 1 - бандаж, содержащий детали вставки (2, 3, 4), которые образуют входной канал (5) и выходной канал (6) с наружной (7) и внутренней (8) стенками, на которые нанесены покрытия. Входной и выходной каналы содержат зоны интенсивной сдвиговой деформации. Также на чертеже представлен пресс-штемпель (9), осуществляющий продвижение заготовки (10).
Штамп работает следующим образом.
В исходном положении металлическую заготовку 10 размещают во входном канале 5 и проталкивают посредством пресс-штемпеля 9 в направлении выходного канала 6. При прохождении в выходной канал заготовка 10 подвергается пластической сдвиговой деформации, сохраняя свои первоначальные геометрические размеры в поперечном сечении. Интенсивность сдвиговой деформации усиливается за счет различия в коэффициентах трения на внутренней (8) и наружной (7) стенках входного и выходного каналов. Для достижения заданной степени деформации, которая определяет необходимые физико-механические свойства изделия, их анизотропию и текстуру, указанный процесс повторяется многократно.
Эффектом является повышение степени интенсивности сдвиговой деформации, получаемой за один проход при равноканальном угловом прессовании, что ведет к снижению временных затрат на достижение в материале заданных прочностных характеристик.
Например, с помощью предложенного штампа проведено опытное прессование алюминиевого сплава АМг2. На внутренние стенки каналов штампа было нанесено покрытие (AlSi, Cr)N, а на наружные стенки - (AlSi, Cr)-C:H. Значения коэффициентов трения пар «покрытие - прессуемый материал» были установлены экспериментально в ходе проведения трибологических испытаний. Отношение коэффициентов трения между прессуемым материалом и стенками каналов штампа составило 0.85/0.15, то есть более пяти. Необходимая величина прочностных характеристик прессуемого материала была достигнута за пять проходов прессования. В тоже время, при прессовании данного сплава в штампе с отношением коэффициентов трения менее пяти, необходимая величина прочностных характеристик была достигнута за шесть проходов прессования. Таким образом, наличие покрытий на стенках каналов с отношением коэффициентов трения более пяти позволило сократить число проходов прессования, потребных для достижения необходимого результата и, как следствие, сократить затраты времени на процесс упрочнения.