Способ снижения сопротивления металлов пластическому деформированию

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении путем холодной высадки малогабаритных деталей. Цель изобретения - снижение прочности металла за счет повышения эффективности разупрочняющего действия электрического тока. К исходнойзаготовкеприкладывают деформирующее усилие до достижения в ней напряжения, равного 0,8-1,0 предела текучести материала в холодном состоянии. После этого через заготовку п ропускают импульсный электрический ток и пластически ее деформируют. В результате повышается технологическая пластичность без нагрева заготовки с сохранением исходных механических свойств ее материала. 1 ил., 2 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК слцю В 21 J 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4468075/27 (22) 29.07.88 (46) 30.11.91. Бюл, М 44 (71) Физико-технический институт АН БССР (72) Е.M.Màêóøoê, С.M.Êðàñíåâñêèé, А.И.Ткаченко и Г.И.Лазаревич (53) 621.73 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 393939, кл. В 21 0 21/00, 1969. (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ПЛАСТИЧЕСКОМУ ДЕФОРМИРОВАНИЮ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использоваИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть испол ьзавано при изготовлении путем холодной высадки малогабаритных деталей типа цилиндрических валов с утолщениями в средней части.

Цель изобретения — снижение прочности металла за счет повышения эффективности разопрочняющего действия электрического тока при сохранении исходных механических свойств обработанного материала.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ при высадке цилиндрических заготовок.

Устройство состоит из захватов для установки заготовки 1, содержащих токоподводящие губки 2 и 3, системы нагружения заготовки осевым сжимающим усилием, состоящей из рычага 4, с перемещающимся по нему грузу 5, батареи конденсаторов БК и трансформатора Тр.

„„SU „„1694299 Al но при изготовлении путем холодной высадки малогабаритных деталей. Цель изобретения — снижение прочности металла эа счет повышения эффективности раэупрочняющего действия электрического тока. К исходной заготовке прикладывают деформирующее усилие до достижения в ней напряжения, равного 0,8-1,0 предела текучести материала в холодном состоянии.

После этого через заготовку пропускают импульсный электрический ток и пластически ее деформируют. В результате повышается технологическая пластичность без нагрева заготовки с сохранением исходных механи.ческих свойств ее материала, 1 ил., 2 табл.

Способ Осуществляется следующим абоазом.

Заготовку 1 устанавливают в токаподводящих губках 2 и 3 и нагружают с помощью системы нагружения постоянной в процессе деформации осевой сжимающей силой, которая создает в очаге деформации напряжение о = (0.8-1,0) @,2, После этого через участок заготовки, находящийся между токоподвадящими губками, пропускают им: пульс тока. Пластическая деформация материала в очаге деформации протекает во время действия тока. Конструкция системы нагружения обеспечивает постоянства усилия в процессе прохождения тока.

В поликристалле отдельные зерна отличаются между собой па форме и размерам, составу и механическим свойствам, ориентировке плоскостей скольжения и т.д. Поэтому в таком материале, находящемся пад действием деформирующего усилия, в напряженном состоянии в упругой области

1 694299 всегда имеется некоторое количество зерен и, для которых Выпслняется условие t =: tK:„ где — касательное напряжение в плоскости cKaëü>Keния, создаваемое ВИBшней

CiP, 2 нагрузкой, ;.> = †. †(Критическое скалы2

ВЯЮЩ 8 fi).-.(I)PR>f

СИ< ГB)),18, KОЛ ЬжЕ И ля ) >-) )ter; ) РС>ГО Яе Р на фу«кционально связана с норм а л ь н ы м н а п р я жен ием сг за 3." с им остью

t =- ";"..ОЯ P» C)OS, где С",1 И ", углы, ОбразоВанные Haома iüþ к плоскости сf<(>ëü>KBHèé и f-:вправлением сксль>кс)ния )" H)зп)>авлениеМ дейстгк)я усилия, создаю(це(3 нормал1» ное напряжение (.

Ранее экспериментально установлено, -)то при Выполнении условия;,=- tKP и (1ротекания 1ерез (ионокристалл) электрического

Гока плотностьго ) " 1 О А» мм усилиB де- " фооми ООВания ВследстВие Злектоопласти«еского эффекта падает практически ДО нуля без существенного раз(чрева материала, т,e, мОНОкристалл теряет спесОбность

Воспринимать нагрузку. Последнее Означает, что, когда при осуществлении предлага ВМОГО caÎcaáe плОтнОсть тока в материале ,;Остигне; величины j -: iQ А. мм, про., з; 2 зайдет практически полный сброс нагруз;<и с тех зерен, В котсрых > iKp, Бск» ."брошенную нагрузку Восприму; на себя эеонэ, находящиеся В 3 (Ом момент В упру-! О;.:) :сост>янин, В результате этого напрлжеI) lB В Н)!Х ."",Ве)Ч И«И)ТСЯ !! В НЕКОТОРЫХ

),:.)»СТИ! HB Ве))И)li!He4 (к За «ВМ СРВЗУ >КВ асладуе. "=)-Ос:нагр,. зки и с этих зереH (!a,";

Влияние;.: Нротекак:ще(о «Врез материал чл <) и )«-=c a) О тока 3 "г) сброс н)ВГрузки, " (;ВО)<» О ..ЕР8ДЬ, )! РИВЕ Цет K ДОСТИЖВI ffr fa УСЛО В) IR Б = Тк.> В НОВЫХ ЗврНВХ И Т,д. . ;роме Описанногс ме:,::aHI<зма,дополнительному увеличению напряжения В зернах с: неблагоприятной ориентир)явкой плоскос:тей скольжения и более высоким значением t) f>, а также снижению величины 1)<„ с;пособствую1 такие явленил, соп роВО><дающие прохождение импульсного злектричес:кого тока через материал, как выделение

Джоулевого тепла, пинч-эффект, кон центрация электрическаг)о v, связанного с ним тем(fep8(ypHa-а поля и пал механических (ермоупругих напряжений вблизи дефектов кристаллического строения (поры, микрот рещины: т.п.), При определенной Beffê«èHB отношения и/N, где и — число зерен, В которых г;еред пропусканием тока выполнялось условие r, =--:,Р, N — общее число зерен В Очаге

1G

2О

ЗО

:55

4О

45 ( ("3» деформации, процесс распространения платсической деформации от зерна к зерну будет развиваться лавинообразно, в результате чего за коротKae время пластической деформацией будет охвачен весь материал, находящийся в зоне прохождения тока. ЭксПВОИМЕНТалЬНО ))fCÒßHÑBËBHa, ЧТО ОТНОШ6ни8 и/) ) ДостиГВBт значениЯ, необхОДимОГО для лавинообразно) а развития процесса при В6личине механическОГО напряжения (т =- (0,8 — 1Ä0) уэ .. Где(>с; — и редел текучести материала в холодном состоянии, При сг < 0,8 QQ,2 числа збрен, В которых Выполняется условие г = ткр, оказывается недостаточно ДлЯ лавинообразнс)ГО разВитиЯ процесса. При атом существенное снижение сопротивления деформированию достигается лишь при нагреве материала до

KaBa«Hf fx температур, apf) которых имеют место процессы рекристаллизации. изменения механических свойств, Окисления поверхности и другие нежелательные термические эффекты. При сг > 1,0 оо,2 2

cHèæàåòcÿ эффективность способа, так как на процесс разупрочнения материала под действием импульса тока накладывается его деформа ционное уп рочнение под действием внешней нагрузки, превышающей предел текучести материала. По этой же причине эффективность способа снижается, если В процессе прохождения тока происходит увеличение деформирующего усилия, Таким образом, нагружение материала перед пропусканием электрического тока в упруГО)й Ооласти, а нB В пластической, KBK это предусмотрено способам-прототипом, приводит к тому, что электропластический эффект реализуется в условиях, когда снижение сопротивления деформации, обусловленное этим эффектом, имеет максимум.

Згим и объясняется большая эффективность настоящего с:пособа по сравнени:о со способом-прототипом.

Способ проверен экспериментально при высадке заготовок из латуни Л63 диаметром t,75 мм. Параметры импульса тока подбирались экспериментально из условия достижения степени деформации ъ-ь

К вЂ” вЂ, — = 60, ГДЕ И И Ir — РаСС ОЯНИЕ 1о межДу TGKaïaÄÂaÄßÙèMè Губками ДО и ПОсл)е высадки соответственно, при выбранной величине механического напряжения ст ..

= О,9 р>,2 . Амплитудное значение плотности тока составило 1,4 10 Al мм, а длительз ность импульса t< = 20 мс. Для сравнения была осуществлена высадка заготовок до той >KB cTBnBHN деф00мации по способу- прототипу и с применением электроконтак20

50 тного нагрева. При реализации способапрототипа параметры импульса тока оставались такими же, как и при реализации предлагаемого способа, а усилие увеличивали до получения степени деформации

e= 60%. При вы=адке с одновременным электроконтактным нагревом заготовку нагружали усилием., равным усилию при высадке в предлагаемом способе, и нагревали переменным током промышленной частоты с помощью специального трансформатора (не показан), вторичная обмотка которого подключилась к токоподводящим губкам вместо вторичной обмотки трансформатора

Тр. Нагрев прекращали после достижения степени деформации е= 60%. При выбранном значении (т = 0,9,ä и э фективной плотности тока j>y = 200 А/мм время деформации (время нагрева) составляло 9 с.

Во всех случаях с помощью термопары измеряли максимальное значение температуры нагрева, Так как для уменьшения усилия деформирования P на величину hP надо уменьшить сопротивление материала пластическому деформированию о> на веhP личину A% = — о,, то эффективность

Р каждого способа оценивали коэффициентом tp = 100 % = - — 100 % где о

P) ЛЗ

Р> -усилие высадки при холодной деформации; Pi — усилие при рассматриваемом способе высадки.

После высадки различными способами заготовки разрезали вдоль оси и измеряли твердость по Виккерсу в области высаженного конца. Об изменении механических свойств материала после высадки судили по отношению НЧдеф/НЧисх, где НЧде и НЧисх — твердость по В иккерсу соответственно материала в очаге деформации после высадки и материала заготовки до деформации.

Результаты экспериментов приведены в табл.1.

Из данный табл.1 видно, что эффективность предлагаемого способа (84%) намного больше, чем эффективность способа-прототипа (д = 26%). При одинаковой эффективности настоящего способа и высадки с одновременным электроконтактным нагревом в последнем случае необходимо нагреть заготовку до 830 С, что приводит к изменению механических свойств материала (НЧдеф/НЧисх = 0,7) и окислению поверхности. Кроме того, время деформации при электроконтактном нагреве составляет 9 с, а при высадке по предлагаемому 2 10 с.

Результаты испытаний при различной величине сг/ац . где 0 — механическое напряжение,.создаваемое в заготовке дефоомирующим усилием, oo,г — предел текучести материала, и одинаковом импульсе тока приведены в табл.2.

Таким образом, использование способа позволяет по сравнению с известными снизить в несколько раз сопротивление металла пластическому деформированию без сильного нагрева и изменения механических свойств и окисления поверхности по- следнего, а следовательно снизить усилие деформирования во столько же раз и павысить стойкость деформирующего инструмента.

Кроме снижения сопротивления деформированию настоящий способ позволяет повысить технологическую пластичность материала без изменения его прочностных свойств.

Формула изобретения

Способ снижения сопротивления металлов пластическому деформированию, заключающийся в пропускании через металл, находящийся под действием деформирующего усилия в напряженном состоянии, импульсного электрического тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения прочности металла за счет повышения эффективности разупрочняющего действия электрического тока при сохранении исходных механических свойств обработанного материала, импульс тока пропускают после создания в очаге деформации под действием деформирующего усилия механического напряжения а= (0,8 — 1,0) 9,р, где Ж,г предел текучести материала в холодном состоянии, а в процессе прохождения тока деформирующее усилие поддерживают постоянным.

1694299

Таблица 1 ормации

53(85

39(высадка мый спос

PoTGTMil времен н

85i

< Й),2 0,6

y,$ 28

Н Чдв иск

Таблица 2,8

1,0

Составитель С. Малай

Редактор Н. Шитев Техред М.Моргентал Корректор O. Ципле

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 4113 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,;-35, Рауаская иаб„4/5