Способ обработки давлением металли-ческой заготовки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 02047 9 (21) 2751229/22-02с присоединением заявки йо(51)М. Кл;з В 21 С 1/00В 21 Р 21/00е Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.И. Спицын, В.И. Сташенко и О.А,(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени Физической химии АН СССР(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ Изобретение относится к обработ ке металлов давлением и может быть использовано при прокатке металлической фольги, например из тугоплав- ких и труднодеформируемых металлов и сплавов, с пропусканием электрического тока большой плотности через зону прокатки.Известен способ изготовления тончайшей ленты из тугоплавких итруднодеформируемых металлов исплавов, таких как вольфрам и его сплавы с рением, путем прокатки с пропусканием постоянного электрического тока через валки с созда кием градиента .электрического поля в зоне деформации поперек прокатываемой заготовки с одновременным охлаждением эоны деформации сжатым воздухом с целью исключения нагрева, при водящего к окислению и охрупчева- ниЫ этих металлов и сплавов 1.Недостатком этогс способа является применение специальных средств охлаждения, необходимость электри ческой изоляции валков, а также неполное использование электропластического эффекта, который является суммарным эффектом, обусловленным электрондислокационным взаимодейст" вием, выделением джоулевого тепла и пинч-эффектом.Известен также способ обработки давлением металлической заготовки, преимущественно фольги, путем про- катки с подключением к валку и заготовке разных полюсов источника тока и пропусканием через зону деформации импульсов электрического тока 2. Недостатком этого способа является низкая частота следования импульсов электрического тока, в результате чего способ не может быть применен при прокатке металлов и сплавов, так как, чтобы получить электропластический эффект при прокатке при указанной Частоте импульссв тока, обрабатываемую заготовку нужно пропускать с невероятно малой скоростью.Кроме того, не оговорено, как следует подавать импульсы электрического тока: вдоль заготовки или поперек ее, что также оказывает влияние на процесс деформации металлов.Цель изобретения - повышение скорости обработки.60 65 Указанная цель достигается .за счет того, что электрическому току, пропускаемому через заготовку, сообщают частоту следования импульсов 600-6000 Гц, при этом для металлов с электронной проводимостью отрицательный полюс источ" ника тока подключают к заготовке, а для металлов с дырочнои проводимостью отрицательный полюс источника тока подключают к валку. На фиг.1 схематически изображен прокатный стан; на фиг.2 " геометри.чески показаны два рабочих валка и прокатываемая заготовка с очагом деформации.Способ осуществляется следующим образом.К одному из рабочих валков 1 прокатного стана подводится импульс" ный ток с помощью скользящих контактов (на фиг.1 обозначено +); другой токовод осуществляется через контактные колодки 2, например из графита, одна сторона которых имеет конфигурацию, поззоляющую достаточно близко (с зазором в 1-3 мм, так как напряжение между токонесущими частями составляет единицы вольта) расположить их к рабочему валку стана на возможно близкое расстояние, что энергетически выгоднее(произведение квадрата тока на сопротивление тем меньше, чем меньше сопротивление, т,е, чем короче тачасть проводника, по которой течет ток), В предлагаемом способеэта длина зависит от взаимного расположения контактных колодок относительно рабочего валка), Колодкикрепятся к стану с помощью изоляционного материала, разрывающего электрическую цепь, К рабочему валкуподключается благоприятный дляданного материала полюс источникаимпульсного токае + (для металлов с электронной проводимостью)и ф-н (для металлов с дырочнойпроводимостью), что также способствует при данном способе подведениятока облегчению процесса прокаткиза счет одинаковой направленностиносителей зарядов и актов пластической деформации, т.е. вдоль заготовки, так как действие первых (носителей заряда) ускоряет движениепоследних (актов деформации), облегчая тем самым пластическую деформацию.Подводимая разностьпотенциалов, необходимая для.создания плотности тока порядка 10 а/мм,является абсолютно безопасной и непревышает нескольких вольт. Примене.ние импульсного тока в предлагаемомспособе не требует охлаждения фольгируемой заготовки, так как температура в зоне деформации не превышает 200-300 С. Частота тока, необходимая для проработки токов каждог участка фольгируемой заготовки, проходящей со скоростью Ч через зону деформации, определяется простым соотношением Х = - , где 2 - длина очага деформаций, (скорость Ч прокатки считается постоянной) . Очаг деформации определяется следующим образом.0 Очаг деформации 6 = - половине2хорды сегмента АВС (фиг.2), так кака = Е "2 И 1-Ь 2, где К - радиус валкаЪ кпрокатного стана, Ь=, Ввидутого, что при прокатке тугоплавких15 и труднодеформируемых фольгируемыхзаго;овок Ь является малой величинойто Ь 2 И и величиной Ь можнопренебречь, тогда 1 = К 2 И или 1=Ф(Ь- или через величину отно 20 сительной степени деформации приерокакке аь: Ьи имеем 1 ь= ьнкТаким образЬ зная скорость прокатки Ч, где радиус рабочего валка В, толщину фольгируемой заготов 25 ки, входящей в очаг деформации, изадав относительную степень деформации при прокатке , можем определить частоту слЕдования импульсовтока, необходимую для проработкикаждого участка фольгируемой заготовки при непрерывной прокаткеМ" Г;Ъ - иВвиду того, что в процессе прокатки на выбранном стане параметрыЬ , Ч могут меняться то и частота тока должна быть изменена,Диапазон частот тока в предлагаемом способе выбирается следую 40 щим образом.Для полного использования электрон-дислокационного взаимодействия,в электропластическом эФФекте длительность импульсов тока должнабыть не менее 0,8-10 )- 10с. Верх-няя граница частотного интервалаопределяется на основании установленной длительности импульсов с помощью соотношения 1= -, где Г - длительность импульсов; 0 - скаржностьна выходе генератора, которая дляиспользуемого генератора равна неменее двух. Отсюда Й 6= 6000 Гц.Нижняя граница частотного интервала определяется из формулы55нанменн Г 4 ЬнкНапример, для стана кварто:Н=55 мм,Чноименю 5 м/с (наименьшая исполь -зуемая скорость), 9 = 20, Ь= 0,1 мм(первоначальная толщина используемой фольгируемой заготовки). Определенная таким образом нижняя границаЙн= 600 Гц, Таким образом, диапазончастот при непрерывной прокатке может быть выбран в пределах 600-600 ОГц.П р и м е р , Прокатка осуществляется на стане кварто, Вкачестве фольгируемой заготовки берут титановую ленту толщиной 0,1и шириной 120 мм. Заданная степеньобжатия за один проход составляет20. Титан имеет электронную проводимость. Ток пропускается от рабочего валка через заготовку к токопроводящей колодке.Протность токаравна 0,6 10 а/мм ,: частота следоваЪ 2.ния импульсов 1900 Гц длительность-4Р10 с при скорости прокатки 2 м/с.За один проход при заданном режиме прокатки получают обжатие на20. Без наложения импульсного тоа при таком способе прокатки обжаия не превышают 5-8,Данный способ имеет следующиепреимущества перед известным,Высокая частота следования импульсов тока (600-6000 Гц) позволяетвести прокатку с большими скоростями.Наложение импульсов тока вдользаготовки исключает переделку имеющегося оборудования, например в части изоляции валков от остальныхчастей прокатного стана,Предлагаемые режимы для изготовления фольги могут быть использованы также при производстве крупныхизделий сечением в десятки, сотниквадратных миллиметров, получаемыхс помощью прокатки. Осуществлениепрокатки таких сечений с применениемпостоянного тока является технически трудной задачей, так как технически трудно. изготовить источник. постоянного тока в десятки и сотни килоамперов,Формула изобретения1. способ обработки давлением металлической заготовки, преимущественно фольги, путем прокатки с подключением к валку и заготовке разных полюсов источника тока и пропусканием через зону деформации импульсов электрического тока, о т - фл и ч а ю щ и й с я тем, что, с 15 целью повышения скорости обработки,электрическому току, пропускаемомучерез заготовку, сообщают частотуследования импульсов 600-6000 Гц.2. Способ по п.1 о т л и ч а ющ и й с я тем, что, для металловс электронной проводимостью отрицательный полюс источника тока подключают к заготовке.3. Способ по п.1, о т л и ч а -щ и й с я тем, что для металловс дырочной проводимостью отрицательный полюс источника тока подключаютк валку.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 547274, кл. В 21 Н 700, 1976. 2, Авторское свидетельство СССР М 393939, кл. В 21 Р 21/00, 1971,839241 Составитель О Техред Н. Гра умянцев актор С. рректор О. Бил Зак 1130 илиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,Тимохина2705/13ВНИИПИ Г а Тираж 888 осударственного елам изобретений Москва, Ж, Р