Способ высокотемпературной газовой экструзии

, А.Л.Гусев, и А.Н,ФроБ.Д. Высокоия с локальтамповочное- 15. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Коняев Ю.С. и Бербенцевтемпературная газовая экструзным нагревом. - Кузнечно-шпроизводство, 1980, В 10, с, 13 Изобретение отйосится к обработке металлов давлением, в частности к выдавливанию (экструзии) металлов средами высокого давления, конкретно к производству протяжных изделий иэтруднодеформируемых и хрупких материалов.Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа и повышение качества изделий за счет обеспечения равномерности распределения смазки по поверхности заходного конца заГотовки.Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем подготовку заход- ного конца заготовки, нанесение смазки, герметизацию места контакта заготовки с заходным конусом деформирующей матрицы, процесс экструзии в качестве смазки равномерно наносят слой металлического материала, не вступающего в химическое 2(54) СПОСОБ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГАЗОВОЙ ЭКСТРУЗИИ(57) Сущность изобретения: способ высокотемпературной газовой экструзии включает подготовку заходного конца заготовки, нанесение смазки, герметизацию места контакта заготовки с заходным конусом . деформирующей матрицы и экструдирование заготовки. В качестве смазки используют металлический материал, не вступающий в химическое взаимодействие с материалами заготовки и матрицы и имеющий температуру плавления 125-327 С и вязкость 2,1 104 - 1,0 10 кг с/м в интервале температур 400 - 450 С, а изменение его объема при плавлении к объему в твердом состоянии составляет (-3,32)-3,6. 1 з,п. ф-лы. взаимодействие с материалами матрицы и заготовки и имеющего температуру плавления 125 - 327 С и вязкость 2,1 10 - 1,01 10 кг с/м в интервале температур 400-450 С, э изменение его объема при плавлении к обьему в твердом состоянии составляет (-3,32)-3,6%.Предлагаемый способ ВТГЭ осуществляется следующим образом.В зависимости от свойств экструдируемого материала выбирают способ получения исходной заготовки для ВТГЭ, которые могут быть получены прокаткой, обработкой давлением, литьем, шлифованием и т.д. Требования к чистоте поверхности заготовки зависят от свойств материала подвергаемого ВТГЭ и режимов технологического процесса.Для ВТГЭ применили исходные заготовки цилиндрического сечения диаметромот 4 до 12 мм, предпочтительная длина заготовки от 250 до 400 мм. Заходному концу заготовки придают форму конуса, угол которого на 5 - 8 меньше угла эаходного конуса матрицы.Перед введением заготовки в матрицу на ее заходный конец наносили слой металлического материала, имеющего температуру плавления в интервале 125 до 327"С, вязкость в интервале темпегоатур 400 - 450 С 2,10 10 до 1,01 10 кг с/м изменение объема при плавлении к объему в твердом состоянии от,32% до 3,6% и не вступающего в химическое взаимодействие с материалами заготовки и матрицы.Выбор материалов с температурой плавления в пределах 125 до 327 С обусловлен тем, что к нижней границе температурного интервала осуществления технологического процесса ВТГЭ (400 - 450 С) металлический материал, нанесенный на заходный конец заготовки, должен находиться в жидком состоянии, в этом интервале он имеет вязкость 2,10 10 до 1,0110 кг с/м, что поэво 4, 2ляет устранить налипание экструдируемого материала на рабочей поверхности матрицы, повысить стойкость матрицы, снизить усилие экструдирования, улучшить качество поверхности проэкструдированных профилей. Изменение объема при плавлении металлического материала, наносимого на заходный конус заготовки, к объему в твердом состоянии (-3,32) до 3,6% позволяет повысить стабильность экструзии как технологического процесса, Отсутствие химического взаимодействия между смазкой и материалами заготовки и матрицы улучшает качество поверхности проэкструдированного иэделия и повышения стойкости матрицы.Использование мате 4 риала, имеющего вязкость меньше 1,01 10 кг с/м и темпе гратуру плавления 125 С, невозможно, так как это приводит к разгерметизации камеры в процессе подъема давления.Использование материала, имеющего изменение объема при плавлении к объему в твердом состоянии меньше -3,32% невозможно из-за низкого качества поверхности проэкструдированного прутка.Использование материала, имеющего вязкость больше 2,10 10 кг с/м, в интервале 400-450 С, и температуру плавления выше 327 С существенно затрудняет нанесение покрытия на подготовленный конец заготовки и уменьшается сортамент экструдируемых материалов.Использование материала, имеющего изменение объема при плавлении к объему в твердом состоянии меньше 3,6 о , невозможно, так как избыток металлическойсмазки может попасть на токоведущие части установки,Толщина наносимого на эаходный ко 5 нец заготовки металлического материаласоставляет 0,8 - 2,5 мм и зависит от свойствэкструдируемого материала и параметровтехнологического процесса ВТГЭ.Заготовку вводили заходным концом в"0 деформирующую матрицу и с небольшимусилием запрессовывали в нее за счет пластической деформации материала, нанесенного на заходный конец заготовки, чтопозволяет закрепить заготовку в матрице инадежно герметизировать место контактазаготовки и матриць 1, Такой способ герметизации позволяет существенно расширитькруг экструдируемых материалов, в частности освоить экструзию труднодеформирую 20 щихся и хрупких материалов. Затемматрица с закрепленной в ней заготовкой и. в сборе с узлом нагревателя устанавливается с помощью матрицедержателя, в гаэоэкструзионную камеру.25 После оснащения газоэкструзионнойкамеры запирающими и герметиэирующими деталями в ней создают необходимоепредварительное давление газа, которое зависит от материала заготовки, и составляет30 50-1000 МПа, Затем включают нагревательи с помощью регулятора устанавливают нанагревателе напряжение, необходимое длянагрева заходного конца заготовки до температуры начала экструзии, которая зави 35 сит от экструдируемого материала, Затем походу процесса температуру увеличивают,что обеспечивает равномерный вход проэкструдированного профиля из матрицы, Экструзию проводили в интервале температур40 400-1250 С.Слой металлического материала, нанесенный на заходный конец заготовки,расплавляется и действует как смазка, повышая стойкость матрицы, снижая давле 45 ние, необходимое для экструдирования,предотвращая возможное налипание экструдируемого материала на рабочей частиматрицы и, улучшая качество поверхностипроэкструдированного профиля,50 По получении расчетной длины проэкструдированного профиля для остановки процесса экструзии выключают нагреватель,при этом температура очага деформацииснижается и экструзия прекращается, По55 окончании процесса экструзии снижаютдавление и производят разборку газоэкструэионной камеры. извлекают проэкструдированный профиль и очищают его от смазкипутем протирки.П р и м е р. Газоэкструдированию подвергается быстрорежущая вольфрамсодержащая сталь марки Р 6 М 5.Для ВТГЭ используют заготовки цилиндрического сечения диаметром 8 - 11 мм с большим отношением длины к диаметру, Заготовка может быть шлифованная, точеная, волоченая, горячекатаная. Повышенных требований к чистоте поверхности и точности сечения заготовки не предъявляется. Заходный конец заготовки имеет формуконуса, угол которого на 5-8 меньше угла конуса матрицы,Перед установкой заготовки в матрицуна ее заходный конец наносится слой сплава висмут (55,5 мас. )-свинец (45,5 мас,) 5 10 15 толщиной 0,8 - 1,2 мм, имеющий температуру плавления, лежащую в интервале 125 - 327 С и равную 125 С, вязкость в интервале температур 400-450 С, лежащю в интерва ле 1,01 10 - 2,10 10 кг с/м и равную 1,41 10 кг с/м и изменение объема при плавлении к объему в твердом состоянии в интервале (-3,32) до 3,6; и равное О,О . После этого заготовка вводится заходной 25 частью в деформирующую матрицу и с небольшим усилием запрессовывается в нее за счет пластической деформации слоя сплава висмут-свинец, нанесенного на заходный конец заготовки, что позволяет на дежно герметизировать заходный конец заготовки в матрице.Затем матрица с установленной в ней заготовкой и в сборе с узлом нагревателя с помощью матрицедержателя устанавливается 35 в газоэкструзионной камереПосле оснащения газоэкструзионной камеры запирающими и герметизирующими деталями в ней создают предварительное давление газа, которое составляет 400 - 600 МПа, 40После предварительного давления газа включают нагреватель и с помощью регулятора устанавливают необходимую температуру для нагрева заходного конца заготовки до 800-900 С, при которой на чинается процесс газовой экструзии. Затем по ходу процесса температуру увеличивают до 950-1100 С, что обеспечивает равномерный выход проэкструдированного профиля матрицы.Слой сплава висмут-свинец, нанесенный на заходный конус заготовки, расплавляется и действует как смазка, снижая давление, необходимое для экструдирования, повышая стойкость матрицы, предотвращая возможное налипание металла на рабочей поверхности матрицы и улучшая качество поверхности проэкструдированного профиля,По получении расчетной длины проэкструдированного профиля для остановки процесса экструзии выключают нагреватель, температура деформации снижается и экструзия прекращается.По окончании процесса экструзии снижают давление и производят разборку газоэкструзионной камеры, извлекают проэкструдированный профиль и очищают его от смазки,Данные о металлических материалах, используемых в качестве смазки, приведены в таблице,Ф о р мул а и заб рете н и я 1. Способ высокотемпературной газовой экструзии, включающий подготовку заходного конца заготовки, нанесение смазки, герметизацию места контакта заготовки с эаходным конусом деформирующей матрицы и экструдирование заготовки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей способа и повышения качества изделий за счет обеспечения равномерности распределения смазки по поверхности эаходного конуса заготовки, в качестве смазки используют металлический материал, не вступающий в химическое взаимодействие с материалом матрицы и заготовки и имеющей температуру плавления 125 - 327 С и вязкость 2,1 10 -1,0110 кг с/м в интервале температур 400-450 С.2. Способ по и. 1, отл ича ю щи йс я тем, что изменение объема металлического материала при температуре плавления к объему в твердом состоянии составляет (-3,32)3,6 6.Конструкционные и инструментальные стали- Конструкционные и инструментальные стали,прецизионные сплавы Конструкционные и инструментальные стали, преци. зионные сплавы Конструкционные и инструментальные стали,прецизионные сплавы Конструкционные и инструментальные стали, прецизион- . ные сплавы Конструкционные и инструментальные стали,прецизионные сплавы Конструкционные и инструментальные стали, прецизионные сплавы1,54 1,7 250 419 3,24 6,9 Конструкционные и инструментальные стали, прецизионныесплавы Конструкционные и инструментальные стали, прецизионные сплавы 250 70- 3,1 30 0,90 Галий 550 50 Результаты испытаний металлических материалов, используемых в качестве смазки, при экструзии в интервале температур 400 - 1250" С и давлений 50-1000 МПа