Уcтрoйcтвo для преccoвания пoлуфабрикатoв
Автoры: Щербель Рафаил Давидoвич, Муратoв Руcтем Измайлoвич, Меркулoва Светлана Михайлoвна
Изoбретение oтнocитcя к oбрабoтке металлoв давлением и мoжет быть иcпoльзoвано при получении крупногабаритных полуфабрикатов из алюминиевых или магниевых cплавов, применяемых, например, в авиакоcмичеcкой, кораблеcтроительной промышленноcти. Уcтройcтво для преccования cодержит входную горизонтальную камеру, по меньшей мере одну промежуточную камеру и выходную горизонтальную камеру. Оcь промежуточной камеры, размещенной за входной камерой, раcположена под углом 10-40° к оси упомянутой камеры. Каждая последующая промежуточная камера имеет ось, расположенную под углом 100-160° к оси предыдущей промежуточной камеры. Промежуточные камеры выполнены с равными поперечными сечениями. В результате обеспечивается повышение пластических и прочностных характеристик полуфабрикатов и, как следствие, повышение качества и долговечности изделий. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения крупногабаритных полуфабрикатов из алюминиевых и магниевых сплавов, используемых в авиакосмической, кораблестроительной промышленности и других отраслях техники.
Известно устройство для прессования изделий, состоящее из матрицы с двумя пересекающимися перпендикулярными каналами (Патент США 
5513512 А, В21C 23/00, 1996 г.).
Однако применение этого устройства не обеспечивает однородности деформации по сечению из-за разности скоростей течения материала вдоль плоскости пересечения каналов.
Неоднородность деформации приводит к неоднородности микроструктуры и, как следствие, к неоднородности механических свойств материала. Получаемая анизотропия свойств негативно сказывается на качестве изделий, полученных из этих заготовок.
Предлагается устройство для прессования полуфабрикатов, включающее входную горизонтальную камеру, сопрягающуюся с ней промежуточную камеру, последующие промежуточные камеры, при этом промежуточная камера, расположенная за входной камерой, выполнена с осью, расположенной под углом 10-40° к оси входной камеры, а каждая последующая промежуточная камера выполнена с осью, расположенной под углом 100-160° к оси предыдущей камеры, причем промежуточные камеры выполнены с равными поперечными сечениями.
Выходная камера выполнена в виде усеченного конуса, переходящего в цилиндрический калибрующий поясок.
Образующая усеченного конуса расположена под углом к основанию, равным 2-10°.
Отношение поперечного сечения выходного отверстия выходной камеры к поперечному сечению входного отверстия входной камеры составляет 0,7-1.
Выходная камера выполнена в виде цилиндра.
Внутренняя поверхность каждой промежуточной камеры выполнена винтовой.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одной дополнительной промежуточной камерой, при этом промежуточная камера, расположенная за входной камерой, выполнена с осью, расположенной под углом 10-40° к оси входной камеры, а каждая последующая промежуточная камера выполнена с осью, расположенной под углом 100-160° к оси предыдущей промежуточной камеры, при этом промежуточные камеры выполнены с равными поперечными сечениями.
Устройство отличается тем, что выходная камера выполнена в виде усеченного конуса, переходящего в цилиндрический калибрующий поясок.
Устройство отличается тем, что образующая усеченного конуса расположена под углом к основанию, равным 2-10°.
Устройство отличается тем, что отношение поперечного сечения выходного отверстия выходной камеры к поперечному сечению входного отверстия входной камеры составляет 0,7-1.
Устройство отличается тем, что выходная камера выполнена в виде цилиндра.
Устройство отличается тем, что внутренняя поверхность каждой промежуточной камеры выполнена винтовой.
Технический результат - повышение пластических и прочностных характеристик полуфабрикатов и, как следствие, повышение качества и срока службы изделий.
Предлагаемое устройство позволяет, с одой стороны, уменьшить деформацию в каждом канале, с другой стороны, суммарно ее накопить. Повышается уровень гидростатического давления. В результате получается однородность сдвиговой деформации по всему сечению прессуемого материала. Происходит дробление зерен по плоскостям скольжения. Применение устройства обеспечивает как равномерность кристаллографического внутризеренного скольжения, так и создание условий для множественного зернограничного скольжения. Все это позволяет хорошо проработать металл, получить изделие с высокой однородной субмикроструктурой в радиальном и осевом направлениях, пониженной плотностью дислокации внутри зерен по всему объему. Это повышает пластические и прочностные характеристики и, как следствие, повышается срок службы изделия.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 показана принципиальная схема данного устройства.
Устройство состоит из входной горизонтальной камеры 1, сопрягающейся с ней промежуточной камеры 2, выполненной с осью, расположенной под углом 10-40° к оси входной камеры, последующей промежуточной камеры 3, выполненной с осью, расположенной под углом 100-160° к оси предыдущей промежуточной камеры 2, последующей промежуточной камеры 4, выполненной с осью, расположенной под углом 100-160° к оси предыдущей промежуточной камеры 3, последующей промежуточной камеры 5, выполненной с осью, расположенной под углом 100-160° к оси предыдущей промежуточной камеры 4, и выходной горизонтальной камеры 6. При этом промежуточные камеры выполнены с равными поперечными сечениями. Выходная камера 6 (фиг.1) выполнена в виде цилиндра.
На фиг.2 показана схема устройства, где внутренняя поверхность каждой промежуточной камеры выполнена винтовой. При этом положение выходного отверстия последней промежуточной камеры 5 соответствует положению входного отверстия входной горизонтальной камеры 1. Выходная камера 6 (фиг.2) выполнена в виде усеченного конуса, переходящего в цилиндрический калибрующий поясок.
Образующая усеченного конуса выходной камеры 6 расположена под углом к основанию, равным 2-10°.
Отношение поперечного сечения выходного отверстия выходной камеры 6 к поперечному сечению входного отверстия входной камеры 1 составляет 0,7-1.
Устройство работает следующим образом. Заготовка подается во входную горизонтальную камеру 1, затем в первую промежуточную камеру 2, далее последовательно в промежуточные камеры 3, 4, 5. Каждое промежуточное выдавливание ведется с поворотом заготовки по внутренней винтовой поверхности камеры вокруг оси заготовки. Затем заготовка подается в выходную камеру 6.
С помощью предложенного устройства изготовлена опытно-промышленная партия прутков 
70, 85 мм. Полученные полуфабрикаты имеют низкую анизотропию механических свойств по сечению.
Предлагаемое устройство позволяет повысить прочностные характеристики в 1,5-2 раза, пластические - в 1,5-3 раза, что повышает срок службы изделий в 1,5-2 раза.
