Способ снижения сопротивления металлов пластическому деформированию

)5 В 21 3 5/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗСБР Я Е АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ л, М 44ическийинститут АН БССРшок, С.М,Красневский,)видетельство СССР21 0 21/00, 1969. НИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕВ ПЛАСТИЧЕСКОМУ ДЕИЮ пасоб Осуществляет аготовку 1 устанавли х губках 2 и 3 и нагр Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использованоо 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. ющим аб- окаподво- пОмОщью яс ютвт ают с ЯЩ ис(54) СПОСОБ С НИЯ МЕТАЛЛО ФОРМИРОВАН (57) Изобретение таллов давление относится к обработке меи может быть использовано 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 механических свойств ее материала, 1 ил 2 табл,мы нагружения пастаяннои в процес- формации осевой сжимающей силой,которая создает в очаге деформации напряжение о = (0.8-1,0) (Ъ,2, После этого через участок заготовки, находящийся между токоподводящими губками, пропускают импульс 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 областивсегда имеется некоторое коллчество зерен и, для которых выпслняется условие т =: ск: Где 7 - сасательное напряжени 8 в плоскости скольжения, создэвэсмое вн 8 шнейОО,2Нагрузкой, ГКР = - . -критическое скалц 10 15 20 25 ЗО 35 40 45он,вэюшее нэпрямсение, Г 5 ри ксторОм начинается плэ стическая десЬОрмация монокристэллэ, Величина в Определ 8 нной СИ Г Г Е М 8 С К О Л Ь ж Е Н И Я О т г д Л , Р Сс 5 О Я 8 Р на фучкционально связана с норм а л ь н ы м и а п р я мсением СГ зависимостьо г=-;т;".,ОЗЯСОЯу, где 8 И у углы, Обрэзг 5- вэнные ноомэлью к плоскости скольжения и нэпрэвл. нием сксльж 854 ия с напоавлени ем действия у илия, создающего нормэлыное напряжение ст,Ранее экспериментально установлено, ЧТО ПРИ ВЫПОЛНЯНИИ УСЛОВИЯ "."=- 1:-. И Г 1 РПТС," кания через монокристэлл электрическогс 1 Гока плотно;"тью ) ч 10 А/мм силие ла" :рорми ровэния вследствие электропластического эффекта падает практически до нуля без существенного разс 5 гревэ материала, т,е, монокристалл теряет способность воспринимать нагрузку. Последнее Ознэча" ет, что, когда при осуществлении предлагаемого способа плотность тока в материала ,Остигне;. величины ) " 10 А.мм, про з; 2 зайдет практически полный сброс нагрузси с тех зерен, в которых -:- кр. Всю ,"брошенную нагрузку воспсрим 1 п на себя зеонэ, находящиеся в э Ом момент в упру-О:. сост 5 янии, В результата этого нэпряжеИа В Н ИХ ",88 ЛИЧИТСЯ И Б Н 8 КОТОРЦХ ,-ест:,огне, величинц с, зэ чэм сразу же нос адуесйОс нэгр, зки и с этих заре:4 под влияние 1",оекэющ 858 ч 48 рез матс,риал алекГО:ческо "О токэ, Этос сброс н: Грузки, в свого О.ер 8 дь, привечает к достижеЧию усло" ИИЯ БОКО Б НОвых зарНЭ 5 И Т,Д,.;раме Описанного механизма, дополнительному увеличению напряжения в зернах с Н 8 блэГОприЯтной Ориентировкой плоско" отей скольжения и более высоким значени М Тки, а таКжЕ СНИжеНИ 5 О ВЕЛИЧИНЫ Тк с,пособствую 1 такие явления, соп ровождающие прохождение импульсного электрического тока через материал, как выделение Джоулевого тепла, пинч-эффект, кон центрация электрического и связанного с ним температурного поля и поля механических 58 рмоупругих напряжений вблизи дефектов кристаллического строения (поры, микро- трещины и т.п,),При определенной величиче отношения ПК, где и - число зерен, в которых перед прс 1 пускэнием тока выполнялось условие г = 1 кр, Й - общее число зерен и Очаге деформации, процесс распространения платсической деформации от зерна к зерну будет развиваться лавинообразно, в результате чего за корокое время пластической деформацией будет охвачен весь материал, находящийся в зоне прохождения тока. Экспеоиментально установлено чтО Отношени 8 ПМ ДосГиГэ 8 т знэчениЯ, необхОДимОГО для лавинообразного развития процесса при величине механического напряжения о. (0,8 - 10) У 0,2 . Гдестс,2 - предел текучести материала в холодном состоянии, При о0,8 оо 2 числа зерен, в которых выполняется условие т = ткр, оказывается недостаточно ДлЯ лэвинообрэзнГ)ГО рэзвитиЯ процесса. При этом существенное снижение сопротивления деформированию достигается лишь при нагреве материала до ковочных температур, пои которых имеют место процессы рекристэллизации, изменения механических свойств, Окисления поверхности и другие нежелательные термические эффекты, При сг1,0 ао,22 снижается эффективность способа, так как на процесс разупрочнения материала под действием импульса тока накладывается его деформа ционное уп рочнение под действием внешней нагрузки, превцшающей предел текучести материала. По этой же полчине эффективность способа снижается, если в процессе прохождения тока происходит увеличение деформирующего усилия,Таким образом, нагружение материала перед пропусканием электрического тока в упруГой Ооласти, с н 8 в пластической, как это предусмотрено способам-прототипом, приводит к тому, что электроплэстический эффект реализуется в условиях, когда снижение сопротивления деформации, обусловленное этим эффектом, имеет максимум. Згим и объясняется большая эффективность настоящего способа по сравнению со способом-прототипом.Способ проверен экспериментально Г ри высадке заготовок из латуни Л 63 диаметром 1,75 мм, Параметры импульса тока подбирались экспериментально из условия достижения степени деформацииъ-- б 0 о1 омежду токоподводящими Губками до и поссле высадки соответственно, при выбранной величине механического напряжения О . = 0,9 а,2 . Амплитудное значение плотности тока состэвилй 1,410 А,Г мм, а Длительзность импульса ти = 20 мс. Для сравнения бцла осуществлена высадка заготовок до той же степени деформации по способу-поототипу ис применением электроконтак20 25 30 50 тного нагрева. При реализации способа- прототипа параметры импульса тока оставались такими же, как и при реализации предлагаемого способа, а усилие увеличивали до получения степени деформации = 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 д= 0,9 д 0,2 и эфективной плотности тока )эф = 200 Аlмм время деформации (время нагрева) составляло 9 с. Во всех случаях с помощью термопары измеряли максимальное значение температуры нагрева,Так как для уменьшения усилия деформирования Р на величину ЬР надо уменьшить сопротивление материала пластическому деформированию о на веЬРличину Лсг = - о то эффективностьРкаждого способа оценивали коэффициентом= 100 фС =- - 100., где- оР 1 ЬР 1 -усилие высадки при холодной деформации; Р - 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 Виккерсу 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, сЪ,2 - 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 последнего, 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 ющ и й с я тем, что, с целью снижения прочности металла за счет повышения эффективности разупрочняю щего действия электрического тока при сохранении исходных механических свойств обработанного материала, импульс тока пропускают после создания в очаге деформации под действием деформирующего усилия механическогонапряжения а=(0,8 - 1,0) 9 о 0,2, где Ж,2предел текучести материала в холодном состоянии, а в процессе прохождения тока деформирующее усилие поддерживают постоянным.1694299 Таблица 1 ации ц садка цй спо рототип времен н цм наго 85 39 абл,ОЮ Составитель С. МалайРедактор Н. Шитев Техред М.Моргентал Корректор О. Ципл каз 4113 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж.35, Рауаская иаб 4/б зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 О