Способ волочения металла

Оюае СЕВИСКйк Фе 11 ионетйческа Раеаубдв(22) Заяв.пено 31.01.78 (21) 2575007/22-02 гс присоединением заявки-Гасударственные комитет СССР пю делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07,04,81(72) Автор изобретения А, Г. Сучков Центральный ордена Трудового КрасногоЗнамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П, Бардина(54) СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛА 1Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к процессам волочения с использованием ультразвуковых колебаний (УЗК) волочильного инструмента.Известен способ волочения металла с применением УЗК, включающий наложение на волоку радиальных и продольных УЗК 1 Ц.Недостатком этого способа является незначительное .снижение усилия волочения.Цель изобретения - снижение усилия волочения путем повышения эффективности использования ультразвуковой энергии,Указанная цель достигается за счет того, что радиальные и продольные УЗК накладывают на волоку асинхронно: сначала - радиальные, а затем - продольные, при этом фазы колебаний согласуют так, чтобы при сжатии волоки под действием радиальных УЗК ее перемещение вдоль оси волочения под действием продольных УЗК совпадало с направлением движения металла, причем продольные колебания накладывают с амплитудой, превы 1 цающей амплитуду радиальных колебаний, которая, в свою очередь, больше высоты микронеровностей деформируемого металла.На фиг. 1 показан характер колебаний волоки; на фиг. 2 в устройст для волоче. 2ния металла по предлагаемому способу(направление волочения указано стрелкой),Сущность способа заключается в том,5 что волока под действием радиальных ипродольных УЗК в один из полупериодовсвоих сложных колебаний, а именно присжатии под действием радиальных УЗК;захватывает металл и передвигает его в10 направлении волочения,Характер колебаний волоки можно проследить на примере двух материальныхточек А и А (см. фиг. 1), принадлежащихее калибрующей части и расположенных15 диаметрально на плоскости, перпендикулярной горизонту: Поскольку первыми наволоку накладывают радиа.пьные УЗК, топри возбуждении ее она начинает расширяться и, например, через 1/8 периода ко.20 лебаний материальные точки из исходногоположения А и А переместятся в положение А, и А,. В это время на волоку, вдополнение к радиальным УЗК, накладывают продольные УЗК, вследствие чего25 точки перемещаются в положение А, и Аа.В этот момент, соответствующий окончанию первого полупериода радиальных колебаний, волока начинает сжиматься, продолжая в течение 1/8 периода двигаться взО направлении, противоположном направле8нию волочения. Когда первый полупериодпродольных УЗК окончен, точки занимают положения А, и А,. С началом второго полупериода продольных колебаний волока начинает перемещаться в направлении, совпадающем с направлением волочения, продолжая при этом сжиматься, в силу чего точки занимают положение А 4 и А 4, В этот момент сжатие волоки закончено, т.е.период ее радиальных колебаний окончен, и она начинает вновь расширяться, продолжая в течение 1/8 периода двигаться в направлении волочения. В результате это.го (окончен период продольных колебаний) точки занимают положение А, и А из которого цикл их колебаний повторяется, т. е, начинается одновременное наложение на волоку радиальных и продольных УЗК. По окончании возбуждения во локи ее материальные точки возвращаются в исходное положение А и А,Поскольку волока только в один из полупериодов своих колебаний передвигает деформируемый металл в направлении волочения, то предлагаемый способ целесообразно осуществлять с использованием двух волок, фазы радиальных колебаний. которых должны быть противоположны. В этом случае деформируемый металл будет протягиваться волоками поочередно, сначала одной из них, а затем другой, причем перемещение его в направлении волочения будет постоянным,Продольные УЗК волокам 1 и 2 сообщают посредством ступенчатых волокодержателей 3, имеющих длину, равную длине продольной ультразвуковой волны в их материале. Волокодержатели жестко соединены с толстостенным - цилиндрическим волноводом 4, длина которого равна половине длины волны, Внутри волновода 4, по его центру, закреплен кольцевой преобразователь 5, работающий на внешнюю сторону. Радиальные колебания преобразователя 5 волноводом 4 трансформируют. ся в продольные и волокодержателями 3 передаются волокам, Причем передача колебаний осуществляется с увеличением их амплитуды за счет ступенчатости волокодержателей и трех. пазов 6 длиной в чет. верть волны, выполненных в их цилиндри. ческих участках. В пазы 6 входят выступы дисковых волокодержателей 7, через которые волокам от кольцевых преобразовате. лей 8, работающих на внутреннюю сторону, передаются радиальные УЗК. Диско. вые волокодержатели имеют сечение, уменьшающееся в направлении к их центру, за счет чего передача колебаний осу. ществляется с увеличением амплитуды,Волочение металла по предлагаемому епособу осуществляется следующим образом.Металл 9 вводят в волоки 1 и 2, захва. тывают его плашками тянущего устройст. 4ва волочильного стана, включают сначала источники питания преобразователей 5 и 8, а затем в главн привод стана, При возбуждении преобразователей волоки на.5 чинают совершать колебания с ультразву.ковой частотой. Причем колебания волок согласуют так, чтобы однотипные колеба иия в них были в противофазе и радиальные по началу периода опережали продольные, а в период сжатия волоки ее перемещение вдоль оси волочеиия совпадало с направлением движения металла. При этом продольные колебания на каждую из волок накладывают с амплитудой, пре вышающей амплитуду радиальных, кото.рая, в свою очередь, должна быть больше высоты микронеровностей деформируемого металла.Металл 9, которому сообщают движе 20 ние тянущим устройством стана, подвергается оптимальному обжатию в волоке 1, а затем и в волоке 2 меньшего диаметра, Под действием радиальных и продольных УЗК волока 1, в один из полупериодов сво их колебаний, расширяется и, выходя изконтакта с металлом 9, двигается в направлении, противоположном направлению волочения, а волока 2 сжимается и, захва.тывая металл 9, двигается в направлении, зО совпадающем с направлением волочения,способствуя продвижению металла. В следующий полупериод колебаний волока 1 сжимается и, захватывая металл 9, двигается в направлении, совпадающем с напз 5 равлением волочения, способствуя продвижению металла, а волока 2 - . расширяется и, выходя из контакта с металлом 9, двигается в направлении, противоположном направлению волочения. Указанные щ действия волок повторяются каждый период колебаний, в результате чего деформируемый металл протягивается не только тянущим устройством стана, а и волоками. Величину усилия захвата, и пути 45 протягивания волоками 1 и 2 металла 9можно регулировать путем соответствую- .щего изменения величин радиальных и продольных УЗК, а также асинхронностью наложения этих колебаний.щ, Наиболее благоприятные условия волочения создаются когда амплитуда продольных УЗК в 1,5 - 5 раз превышает амплитуду радиальных УЗК, которая должна быть больше высоты микронеровностей де 5 з формируемого металла по меньшей мерев 1,1 раза, а асинхронность наложения УЗК составляет 1/8 периода. После того, как деформируемый металл 9 полностью протянут, источники питания преобразова,но телей и главный привод стана выключают.Затем в волоки задают очередную заготовку и процесс волочения повторяется.Сопоставительный анализ известного ипредлагаемого способов волочения металбб ла показывает, что предлагаемый способ5обладает существенным преимуществом перед известным, заключающимся в том, что волока в один из полупериодов своих сложных колебаний сама протягивает деформируемый металл, вследствие чего максимально снижается усилие волочения. Формула изобретения1, Способ волочения металла через волоку с применением ультразвуковых колебаний, включающий наложение продольных колебаний с пучностью амплитуды в очаге деформации и радиальных колебаний той же частоты, отличаю.щийся тем, что, с целью снижения усилия волочения путем повышения эффективности ис пользования ультразвуковой энергии., радиальные и продольные ультразвуковые 6колебания накладывают асинхронно: сначала возбуждают радиальные, а затем продольные, при этом фазы колебаний согласуют так, что при сжатии волоки под 5 действием радиальных ультразвуковых колебаний продольные колебания направле ны в сторону движения металла.2. Способ по п, 1, отличающийсятем, что продольным колебаниям сообща ют амплитуду, превышающую амплитудурадиальных колебаний, которая, в свою очередь, превышает высоту микронеровностей деформируемого металла,15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЛЪ 561584, кл. В 21 С 1/00, 1975 (прото-ао тип),818696; Составитель О, Румянцеваактор С. Титова Техред Р. Беркович Корректоры: О, Силуянова и Р. Беркович каз 2396 Подписное 4/5 орская типография Упрполиграфнздата Мособлисполкома Изд,276НИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, ЖТираж 889ого комитета ССий и открытий5, Раушская наб