Способ равноканального углового прессования металла с применением во время деформации электропластического эффекта и ультразвука
Владельцы патента RU 2525966:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера имени В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской Академии наук (RU)
Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам уменьшения сопротивления материала деформированию в процессе обработки. Осуществляют деформирование заготовки продавливанием ее пуансоном через каналы и подачу импульсного или постоянного тока к заготовке при одновременном действии ультразвуком. Подачу тока к заготовке осуществляют путем подключения отрицательного полюса к пуансону, а положительного - к торцевой части заготовки в выходном канале. Ультразвук подают в поперечном относительно вектора плотности тока направлении. В результате обеспечивается интенсифицирование пластической деформации заготовки при равноканальном угловом прессовании, снижение усилия деформации, повышение производительности технологической операции, улучшение структуры и физико-механических свойств металла. 5 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам уменьшения сопротивления материала деформированию в процессе обработки.
Известен способ обработки металлов давлением, включающий прокатку или волочение заготовки с приложением к ней импульсного тока при реализации электропластического эффекта [RU 2321469, B21B 1/00, опубл. 10.04.2007].
Недостатком известного способа является то, что он может быть применен только при прокатке и волочении металла.
Известен способ обработки металлов давлением способом волочения с подачей ультразвука в том или ином направлении по отношению к зоне деформации металла в волоке [Северденко В.Н., Клубович В.В., Степаненко А.В. Обработка металлов давлением и ультразвуком. Минск: Наука и техника, 1973].
Недостатком способа является сложность оснастки, ее недолговечность и относительно малые достигаемые степени единичных обжатий материала (не более 30%).
Известный способ равноканального углового прессования металла, выбранный в качестве прототипа, заключается в подаче импульсного или постоянного тока к заготовке с подводом положительного контакта к зоне пересечения каналов, а отрицательного - к заготовке [RU 2429926, МКИ B21C 25/00, опубл. 27.09.2011 (прототип)].
Недостатком данного способа является сложность прикладывания тока к зоне пересечения каналов и недостаточная степень единичного деформирования материала.
Задачей изобретения является упрощение подачи тока и ультразвука к заготовке и повышение производительности технологической операции при равноканальном угловом прессовании, также увеличение степени единичной деформации материала на десятки процентов (до 80% и более).
Поставленная задача достигается тем, что в способе равноканального углового прессования металла, включающем деформирование заготовки продавливанием ее пуансоном через каналы и подачу импульсного или постоянного тока к заготовке при одновременном действии ультразвуком, согласно изобретению подачу тока к заготовке осуществляют путем подключения отрицательного полюса к пуансону, а положительного - к торцевой части заготовки в выходном канале, при этом ультразвук подают в поперечном относительно вектора плотности тока направлении.
Кроме того, поставленная задача достигается, если применяют подвод тока к заготовке с помощью медных пробок в торцевой части заготовки.
Кроме того, поставленная задача достигается, если создают условия для возникновения стоячей ультразвуковой волны в зоне реализации простого сдвига заготовки.
Кроме того, поставленная задача достигается, если деформирование заготовки осуществляют посредством ударно-поступательного воздействия пуансоном на заготовку, циклически повторяющимся в такт частоте следования импульсного тока и частоте ультразвуковых колебаний.
Кроме того, поставленная задача достигается, если одновременно осуществляют противодавление ударно-поступательным воздействием на торцевую часть заготовки в выходном канале в противоположном от воздействия пуансона направлении, циклически повторяющимся в такт частоте следования импульсного тока и частоте ультразвуковых колебаний.
Кроме того, поставленная задача достигается, если на заготовку одновременно воздействуют СВЧ-излучением.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ равноканального углового прессования металла с применением во время деформации электропластического эффекта и ультразвука отличается способом подачи тока к заготовке - подводом отрицательного полюса через пуансон, а положительного к торцевой части заготовки в выходном канале, что позволяет упростить реализацию процесса деформирования с применением электропластического эффекта. Отличие заключается также и в том, что электрический контакт по торцевым частям заготовки осуществляется через медные пробки, кроме того, обеспечивается возникновение стоячей ультразвуковой волны в зоне реализации простого сдвига, кроме того, осуществляют циклическое механическое ударно-поступательное воздействие пуансоном на заготовку симбатно частоте следования импульсного тока и частоте ультразвуковых колебаний, кроме того, прессование сопровождается одновременным противодавлением ударно-поступательным воздействием на торцевую часть заготовки в выходном канале в противоположном от воздействия пуансона направлении, циклически повторяющимся симбатно частоте следования импульсного тока и частоте ультразвуковых колебаний. Кроме того, на заготовку одновременно воздействуют СВЧ-излучением. При прохождении импульсного тока через деформируемую заготовку усилие деформации снижается за счет возникающего электропластического эффекта.
Использование предлагаемого способа равноканального углового прессования металла с применением во время деформации электропластического эффекта с возможностью прикладывания к заготовке постоянного или импульсного тока определенной плотности, длительности и частоты следования импульсов при одновременном действии ультразвука в поперечном направлении позволяет интенсифицировать пластическую деформацию заготовки, снижая усилие деформации на десятки процентов, измельчая микроструктуру до наноразмерного состояния, улучшая физико-механические свойства металла и повышая производительность технологической операции способом равноканального углового прессования.
1. Способ равноканального углового прессования металла, включающий деформирование заготовки продавливанием ее пуансоном через каналы и подачу импульсного или постоянного тока к заготовке при одновременном действии ультразвуком, отличающийся тем, что подачу тока к заготовке осуществляют путем подключения отрицательного полюса к пуансону, а положительного - к торцевой части заготовки в выходном канале, при этом ультразвук подают в поперечном относительно вектора плотности тока направлении.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвод тока к заготовке осуществляют с помощью медных пробок в торцевой части заготовки.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают условия для возникновения стоячей ультразвуковой волны в зоне реализации простого сдвига заготовки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформирование заготовки осуществляют посредством ударно-поступательного воздействия пуансоном на заготовку, циклически повторяющегося в такт частоте следования импульсного тока и частоте ультразвуковых колебаний.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно осуществляют противодавление ударно-поступательным воздействием на торцевую часть заготовки в выходном канале в противоположном от воздействия пуансона направлении, циклически повторяющимся в такт частоте следования импульсного тока и частоте ультразвуковых колебаний.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на заготовку одновременно воздействуют СВЧ-излучением.
