Способ деформационной обработки материалов

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам упрочнения металлов в процессе обработки. Заготовку размещают в первом канале устройства. Второй канал выполнен под углом к первому каналу. Каналы имеют одинаковое поперечное сечение, равное поперечному сечению заготовки. Затем заготовку перемещают во второй канал. Осуществляют угловое прессование в области пересечения каналов. Заготовка имеет в средней части участок, имеющий уменьшенное поперечное сечение. Отношение высоты указанного участка к его минимальному поперечному размеру не более 2-2,5. В результате обеспечивается получение градиентного по структуре и свойствам материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам упрочнения металлов в процессе обработки.

Известен способ обработки материалов равноканальным угловым прессованием, включающий размещение материала в первом канале, приложение усилия для перемещения его во второй канал при приложенном обратном давлении для ограничения движения канала через второй канал и удаление заготовки за счет освобождения ее граней [патент US 5400633, 28.03.1995].

Недостаток данного способа заключается в невозможности достижения эффективного упрочнения материала в локальной зоне.

Известен способ деформационной обработки материалов в пересекающихся каналах, заключающийся в размещении заготовки в первом канале, приложении усилия для проталкивания заготовки во второй канал, расположенный под углом 2ϕ к первому и имеющий одинаковое с ним поперечное сечение, равное сечению заготовки [Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. и др. «Процессы пластического структурообразования металлов» - Минск: Навука i тэхнiка, 1994. - С.26-48].

Недостатком способа является невозможность получения неоднородного по структуре и свойствам материала.

Известен способ деформационной обработки материалов, близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, включающий размещение заготовки в первом канале устройства для деформационной обработки, выполненного со вторым каналом, расположенным под углом к первому каналу и имеющим неодинаковое с ним поперечное сечение, приложение к заготовке усилия для ее деформирования осадкой в первом канале, перемещения во второй канал, углового прессования в области пересечения каналов и удаление заготовки при освобождении ее торцов [патент РФ 2146571, 20.03.2000 (прототип)].

Недостатком известного способа является невозможность получения материала с заданной неоднородностью структуры и свойств.

Задачей предложенного способа является разработка способа для получения градиентного по структуре и свойствам материала.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе деформационной обработки материалов, включающем размещение заготовки в первом канале устройства для деформационной обработки, выполненного со вторым каналом, расположенным под углом к первому каналу и имеющим одинаковое с ним поперечное сечение, равное поперечному сечению заготовки, приложение к заготовке усилия для ее деформирования осадкой в первом канале, перемещения во второй канал и углового прессования в области пересечения каналов, согласно изобретению используют заготовку с расположенным в ее средней части участком, имеющим уменьшенное поперечное сечение, причем отношение высоты указанного участка к его минимальному поперечному размеру не более 2÷2,5.

Кроме того, поставленная задача достигается, если используют заготовку с участком уменьшенного поперечного сечения, которое имеет форму геометрической фигуры с контуром в виде параболы или U-образной кривой.

Заявляемое техническое решение обеспечивает получение градиентного по структуре и свойствам материала за счет обеспечения разной интенсивности пластического деформирования при одном цикле обработки заготовки с уменьшенным поперечным сечением в ее средней части.

Применение заготовки с участком уменьшенного поперечного сечения в ее средней части позволяет получить неоднородные по объему заготовки микроструктуры и свойств за счет неравномерного распределения напряжений и деформаций в заготовке в процессе деформационной обработки. Причем выполнение заготовки с отношением высоты указанного участка к его минимальному поперечному размеру не более 2÷2,5 увеличивает интенсивность деформации, уменьшает вероятность разрушения материала в центральной части заготовки при ее обжатии в вертикальном канале.

Использование заготовки с участком уменьшенного поперечного сечения, которое имеет форму геометрической фигуры с контуром в виде параболы или U-образной кривой, обеспечивает достижение максимальной интенсивности скоростей деформации сдвига в центре зоны минимального сечения.

Способ осуществляется следующим образом (чертеж).

Заготовку 1 с уменьшенным в ее средней части поперечным сечением 2 размещают в первый канал 3 матрицы 4, с помощью пуансона 5 заготовку осаждают в первом канале 3, деформируют во второй канал 6. В процессе продавливания заготовка в первом канале 3 испытывает максимальную деформацию осадкой на участке с минимальным поперечным сечением 2. При дальнейшем продавливании заготовка подвергается интенсивной пластической деформации простым сдвигом в области пересечения каналов, то есть при осуществлении равноканального углового прессования.

Для достижения максимальной интенсивности скоростей деформации сдвига в центре зоны минимального сечения применяют заготовки с участком уменьшенного поперечного сечения, которое имеет форму геометрической фигуры с контуром в виде параболы или U-образной кривой.

1. Способ деформационной обработки материалов, включающий размещение заготовки в первом канале устройства для деформационной обработки, выполненного со вторым каналом, расположенным под углом к первому каналу и имеющим одинаковое с ним поперечное сечение, равное поперечному сечению заготовки, приложение к заготовке усилия для ее деформирования осадкой в первом канале, перемещения во второй канал и углового прессования в области пересечения каналов, отличающийся тем, что используют заготовку с расположенным в ее средней части участком, имеющим уменьшенное поперечное сечение, причем отношение высоты указанного участка к его минимальному поперечному размеру не более 2÷2,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют заготовку с участком уменьшенного поперечного сечения, которое имеет форму геометрической фигуры с контуром в виде параболы или U-образной кривой.