Способ деформирования малопластичных материалов

 

Союз Соввтсник

Социапистическин

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 946765 (6l ) Дополнительное к авт. синд-ву (5I)М. Кл.

В 21 У 5/00 (22)Заявлено 27 06.80 (21) 2948338/25 27 с присоединением заявки ЭЙ .

Ркуалрстееиьа комитет

СССР (23) Прнорнтет (53) УДК 621.73 (088.8) . до делам изобретений и открытии

Опубликовано 30 07.82. Ьктллетень Ле 28

Дата опубликования описания 02.08.82

Ордена Трудового Красного Знамени инстит высоких давлений AH СССР (7l ) Заявитель (54) .СПОСОБ,БЕФОРМИРОВАНИЯ МАЛОПЛАСТИЧНЫХ

MATEPHAËÎÂ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для пластической деформации малопластичных материалов.

Известен способ деформирования малопластичных материалов, включающий по5 мещение заготовки в толстостенную оболочку, имеющую форму сквозного полого пилинд« ра, и осаживание вместе с ней воздейст. вием на торцовые поверхности заготовки и оболочки плоскими бойками. Для изго товления оболочек обычно применяют металлы и сплавы, имеющие высокую прочность и пластичность, что облегчает создание дрстаточного подпора на боковую поверхность заготовки (1) .

Однако при этом затрудняется извлечение изделия из толстостенной высокопрочной оболочки, которая к тому же упрочняется дополнительно в результате Щ наклепа при осадке. Осадка заготовки со сложной конфигурацией трудноосуществима из-за сложности изготовления соответствующей оболочки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ деформирования малопластичных материалов, заключающийся в размещении по периметру заготовки не связанных между собой элементов из твердого материала и осадке заготовки совместно с последними. Заготовку осаживают в контейнере в две стадии 2 .

Однако известный способ малопригоден дпя холодной осадки малопластичных ма« териалов, так как он обеспечивает лишь частичный боковой подпор на обеих стадиях процесса, что ведет к возникновению разрушений в готовом иэделит .

Бель изобретения - улучшение качеств ва получаемых изделий.Указанная цель достигается тем, что

s способе деформ ирования малопластичных материалов, заключающемся в размещении по периметру заготовки не связанных между собой элементов из твердого материала и осадке заготовки совместно с последними, элементы размещают вокруг заготовки по замкнутому контуру с обеспечением

3 94676 контакта их поверхностей между собой и

4 заготовкой, при этом осадку производят при сухом трении между смежными элементами и между элементами и бойками.

Используют элементы в виде пластин, имеюших формы многоугольника, которые, укладывают вокруг заготовки в один или несколько слоев и рядов.

Элементы могут быть выполнены в виде частиц порошка или гранул, которые >о укладывают вокруг заготовки слоем, ширина которого превышает высоту заготовки.

Ширину слоя элементов принимают пе» ременной по периметру заготовки.

Кроме того, используют элементы из материалов разлячной твердости.

Сушность создания бокового подпора на заготовку заключается в том, что элементы в процессе осадки не могут смешаться друг относительно друга и относи- 20 тельно бойков, поскольку осадку ведут при сухом трении между сменными элементами и между элементами и бойками. При этом нет необходимости всегда соблюдать сухое трение между торцами заготовки и 25 бойками. Допускается нанесение смазки на торцы заготовки, например для повышения однородности деформации.

По окончании осадки пластины разбирают о и освобождают, изделие. При этом пластины могут быть использованы многократно. Это особенно удобно при осадке крупных заготовок небольшой высоты в мелкосерийном производстве.

Элементы можно брать в виде частиц порошка или гранул. Частицы укладывают вокруг заготовки слоев, ширина которого превышает высоту заготовки. Высота слоя может превышать высоту заготовки на величину, зависяшую от пористости слоя.

Тогда при осадке заготовки сначала уплотняется окружаюший ее слой порошка.

Высокое трение между частицами слоя препятствует их проскальзыванию и слой

45 начинает работать как единое целое. При дальнейшем сжатии заготовки она испытывает со стороны окружаюшего ее слоя боковое давление, величина которого зависит от сдвиговой прочности материала 50 слоя и его геометрическик размеров.

B случае, когда необходимо обеспечить течение материала заготовки преимушественно в заданном направлении, например, когда осадку требуется вести в режиме плоской деформации, ширину слоя элемен.тов принимают переменной по периметру заготовки.

5 4

С этой же целью элементы используют из материалов различной твердости. Так, при деформировании слоя иэ пластин можно укладывать пластины пониженной твердости в направлениях преимушественного течения заготовки, а в других направлениях размешать пластины повышенной твердости и укладывать их в 2-3 ряда дпя увеличения ширины слоя. Еше большая аниэотропия течения заготовки достигается, если иэ двух пар элементов, расположенных в перпендикулярных направлениях, одна пара имеет твердость выше, а вторая — ниже твердости заготовки. При этом осадка элементов повышенной твердости вызывает течение их материала также в направлении заготовки и, следовательно, заготовка сжимается.не только по высоте, но и по ширине и растекается в сторону элементов низкой твердости. Таким образом, вместо осадки реализуется фактически схема деформации, близкая к выдавливанию.

На фиг. 1 изображена заготовка перед деформированием с элементами, выполненными в виде сплошных пластин; на фиг. 2то же, с элементами в виде слоя порошка и пластин; на фиг. 3 — то же, с элементами в виде набора пластин; на фиг. 4» то же, с набором пластин различной ширины Ilo периметру заготовки; на фиг. 5сечение А-А на фиг. 3.

Способ осушествляют следуюшим образом.

Заготовку 1 в форме круга или прямоугольника, помешают на плиту или боек 2 пресса и обкладывают пластинами 3 из твердого материала или частицами порошка или гранулами 4, таким образом, что элементы 3 и 4 примыкают друг к другу и к заготовке. 1, после чего производят совместную осадку собранного блока, до заданных размеров иэделия. После окончания осадки блок разбирают и освобождают изделие.

Пример 1. Заготовку 1 из чугуна (фиг. 1) в форме параллелепипеда высотой 5мм, шириной 5,2 мм и длиной 10мм, помешают на боек 2 и окружают по ее боковой поверхности четырьми пластинами

3 из стали (ст. 3), примыкаюшими друг к другу и к заготовке. Размеры каждой пластины составляют:высота 5 мм, ширина 10 мм и длина 20мм. Затем заготовку совместно с пластинами осаживают до степени деформации заготовки Е 43 Ь при сухом трении между пластинами и бойками. После деформации пластины легко отделяют друг от друга и от готового изделия. Изделие не разрушается.

Осадка аналогичной заготовки без пластин до той же степени деформации

43% приводит к ее разрушению. 5

Прим е р2.Все, каквпримере 1, только заготовку из сплава, содержащего в вес. %: Ми 7 1; А1 29, затем берут высотой 4,6 мм, шириной 4,4 мм и длиной 16,7мм, окружают четырьмя пласти- и нами из литографского камня и осаживают до 35%. После осадки пластины свободно отделяются друг от друга и от готового изделия. Изделие остается целым.

Осадка аналогичной заготовки без 15 пластин до f. 23% приводит к ее разрушению.

Пример 3. Все, как в примере2, только заготовку в форме трехгранной призмы высотой 4 мм и стороной основания 12 мм со скругленными ребрами окружают слоем высотой 6 мм и шириной 20 мм, выложенным из частиц (гранул) /литограф- ского камня размерами 0,1-3,0мм и осаживают до g 32%.

После осадки спрессованный слой литографского камня свободно разрушается в руках. Изделие не разрушается. Осадка аналогичной заготовки без слоя литографского камня приводит к разрушению заго- З товки при g 30%..

П рим ер4. Все, как впримере 1, только заготовку в форме цилиндра иэ чугуна (фиг. 2) диаметром 20мм и высотой 5 мм с двух диаметрально противопо- З5 ложных сторон окружают двумя пластинами

3 из стали (сталь3) высотой 5мм, шириной 10мм и длиной 20 мм, а с двух других диаметрально противоположных сторон подсыпают слой порошка пирофиллита шириной 20 мм и высотой 8 мм. Затем заготовку совместно с пластинами и пирофиллитом осаживают до f 34%. После деформации пластины и споессованный пирофиллит легко отделя1от . друг от друга и 45 от готового изделия. Изделие остается целым.

Осадка. аналогичной заготовки без бокового подпора приводит к ее разрушению при g 32%.

Пример 5. Все, как в примере 1, только заготовку (фиг. 3 и 4) из сплава, содердащего 71 все.% ЬИ и 29 вес.% A5 берут высотой 5,6 мм, шириной 10,7мм

55 и длиной 47 мм. Боковые поверхности заготовки по стороне 10,7 мм скруглены.

Заготовку окружают в два слоя. пластинами 3 толщиной 3 мм, шириной 10мм и длиной 30мм каждая. Пластины изготавливают из отходов листовой стали (сталь20).

Весь комплект осаживают до Я 29%.

После осадки пластины легко отделяют друг от друга и от готового изделия.

Изделие не разрушается.

Осадка аналогичной заг .товки без пластин приводит к ее рзруцению при

Я 23%.

Пример 6. Все, как в примере 1, только заготовку 1 (фиг. 5) из сплава, содержащего 71вес.% NH и 29вес.% Д, высотой 2,8мм, шириной 2,8 мм и длиной 9,3 мм окружают с 2-х сторон четырьмя пластинами 3 из стали марки (сталь3) высотой 2,9мм, ширнной2,8 мм и длиной 25мм каждая, которые укладывают в два ряда, а с двух других сторон пластинами 4 из стали марки 40Х высотой 2,9мм, шириной 20 мм и длиной 32 мм, которые предварительно закаливают до

НКС 50. Затем заготовку вместе с пластинами осаживают до C 18%.

После осадки пластины легко отделяютс . друг-от друга и от готового изделия. Неразрушившееся иэделие уменьшалось по высоте на 0,5 мм, по ширине на 0,2мм и удлинялось на 2,2 мм, т. е. процесс деформации заготовки был близок к выдавливанию.

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить качество получаемых изделий. формула изобретения

1. Способ деформирования малопластпчных материалов, заключающийся в размещении по периметру заготовки не связанных между собой элементов из твердого материала и осадке заготовки совместно с последними, î r л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества получаемых изделий, алементы размещают вокруг заготовки по замкнутому контуру с обеспечением контакта их поверхностей между собой и заготовкой, при атом осадку производят при сухом трении между смежными элементами и между алементами и бойками.

2.Способпоп. 1, отличаю ш и и с я тем, что используют алементы в виде пластин, имеющих форму многоугольника, которые укладывают вокруг заготовки в один или несколько слоев и рядов.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что используют алемен946765 ты в виде частиц порошка или гранул, которые укладывают вокруг заготовки слоем, ширина которого превышает высоту заготовки.

4. Способ:по пп. 1-3,, о т л и ч а ю- 5 ш и и с я тем, что ширину слоя элементов принимают переменной по периметру заготовки.

5. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что используют 0 элементы из материалов различной твердости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Могучий Л. Н. Обработка давлением труднодеформируемых материалов. N., "Машиностроение, 1976, с. 91 — 100.

2. Авторское свидетельство СССР № 572327, кл. В 21 J 5/00, 1977 (прототип).

Я/е Ф

9Ъг Х

Составитель Ю. Филимонов

Редактор Ю. Середа Техред А.Бабннен Корректор I . « ар

Заказ 54 14/18 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Рауаскаа наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Уяаород, ул. Проектная, 4