Матрица для прессования круглых прутков

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик м 975135(61) Дополнительное к авт. свид-ву- (22) Заявлено 220131 (21) 3237197/25-27 с присоединением заявки Нов 511 М.Кл з В 21 С 25/02 Государствеииый комитет СССР по делам изооретеиий и открытий72) Авторыизобретени й ордена бктябрьской РеволюТрудового Красного Знаменистали и сплавов сковс орден иинстктут 7 ) Заявите(54) МАТР ССОВАНИЯ КРУГЛЫХ РУТК изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к инструменту для горячего прессования квадратных штабиков тугоплавких металлов в иэделия круглого сечения.Известна матрица для прессования круглых изделий, содержащая конический входной, формующий и калибрующий участки 1 3.Недостатком указанной матрицы является невысокие технологические возможности, позволяющие получать профиль только из круглой заготовки, . так как отсутствие элементов, обеспечивающих подпор граней квадратной заготовки, приводит к растрескиванию ее торца и снижению качества изделий.Наиболее близкой по технической сущности является матрица для прессования круглых прутков, содержащая конический входной с периодически чередующимися радиальными коническими выступами к впадинами переходящий в конический формующий участок 123.К недостаткам данной матрицы следует отнести отсутствие подбора боковых граней квадратных штабиков при прессовании круглых изделий, деформация заготовки происходит преимущественно по угловым зонам штабика, что при общей ограниченной пластичностиматериала вызывает разрушение перед-него торца заготовки и уменьшениявыхода годного. Кроме того, Наличиевыступов, уменьшающихся, а впадин,увеличивающихся в направлении осиматрицы позволяет частично доуплотнить неплотные боковые грани спеченного штабика, однако, влияние деформации в данном случае локализовановблизи входа заготовки в очаг деформации, после чего по мере движениядополнительное уплотнение боковыхграней и проникновение его на большуюглубину до центральной, наименееуплотненной эоны, значительно снижается, вследствие чего деформацияквадрата. вблизи формующего участка 2 О матрицы происходит в основном поугловым зонам, кто приводит к появлению в структуре диагонального "крестаф наибольшей деформации, а, следовательно, и плотности, тогда какостальная, прилежащая к боковым граням щтабика, область уплотнена вменьшей степени, что вызывает аниэо-троцкю свойств по сечению изделийи снижает их качество.Цель изобретения - повышение ка- .30;чества прессуеяях иэделий.50 Выбор высоты профилированного 60 квадратного участка и его размеронотносительно размеров сторон штабика обусловлен следующим. При умень,шении высоты Н с 0,15 шт. при недостаточной центровке матрицы относи тельно нтулки контейнера может проУказанная цель достигается тем,что матрица для прессования круглыхпрутков, содержащая конический входной участок с периодически чередующимися радиальными коническими выступами и впадинами, переходящий вконический формующий участок, снабжена дополнительным участком, расположенным с захоцной ее стороны, сотверстием в поперечном сечении поформе квадрата и предназначенным для 1 Оуплотнения материала заготовки, приэтом выступы конического входногоучастка выполнены расширяющимися ннаправлении истечения материала вколичестве не менее четырех с вершинами, расположенными на сторонахквадрата, ограничивающего выходноеотверстие дополнительного участкаи основаниями, образующими замкнутыйконтур, переходящими в кончекийФормующий участок,На чертеже приведена изометрическая проекция матрицы для прессования.Корпус 1 матрицы содержит конический формующий 2 и входной участок,состоящий иэ профильных коническихповерхностей и поверхностей квадратного поперечного сечения - профиля 3,который, в свою очередь, выполнен ввиде чередующихся выступов 4 и впадин 5. Радиальные выступы 4 размещаются н корпусе со стороны боковыхграней квадратного профиля 3 и увеличиваются н направлении оси матрицы инаклонены к ней, Радиальные впадины5 размещены между выступами и уменьшаются в направлении оси матрицы,.Известно, что при производствеквадратных штабиков из порошковыхматериалов разница н плотности центральных и периферийных слоев достигает 8-17, причем-зоны с наименьшей плотностью наблюдаются у боковых сторон, В связи с этим в исходном квадратном штабике имеет местоаниэотропия свойств по сечению, 45разноплотность, увеличивающаяся сповышением размеров штабика.Рассматриваемая конструкция матрицы позволяет значительно снизитьанизотропию свойств от начальнойстадии прессования - распрессовкидля выпрессовки иэделия из калибрующего очка матрицы.Матрица работает следующим образом.Исходная заготовка в виде квадратного штабика до начала циклапрессования занимает место в,углублении на входном участке матрицы,выполненном в виде квадратного профиля 3. В момент начала прессования, характеризующегося распрессовкой изделия, истечения металла внаправлении, обратном движениюпрессштемпеля, непроисходит иэ-заналичия подпора со стороны боковых граней штабика квадратным профилемвходного участка матрицы.По мере ныдавливания постепеннопроисходит деформирование угловыхзон штабикарадиальными впадинами 5,окружной размер сечения которыхуменьшается в направлении истеченияметалла. Благодаря этому происходитдоуплотнение центральной эоны изделий. Однонременно с этим происходит преимущественная, нарастающаядеформация участков, прилежащихк боковым граням штабика выступами 4,увеличивающимися в направлении осиматрицы, При прессовании через данную матрицы металл штабика, обтекая впадины, деформируется в тангенциальном направлении, что существенно прорабатывает структуру, снижая,тем самым, анизотропию свойствпо сечению и длине изделий. При последующем движении металл обжимается в формующем участке, приобретаянеобходимую форму и размеры.Необходимость выполнения на входном участке профиля н виде квадрата обусловлена тем, что спеченныематериалы обладают повышенной хрупкостью особенно в радиальном направлении, а деформация квадратных штабикон через матрицу с гладким,например конусным, входным участкомприводит к тому, что преимущественному деформированию подвергаютсяугловые зоны штабика, тогда какучастки, прилежащие к боковым гранямиспытывают в первоначальный моменткак продольные (вдоль оси матрицы)действие, так и радиальное - распрессовку. Последнее приводит к тому, что эти слои стремятся заполнитькалибр входного участка матрицы понормали к ее поверхности, т,е. н радиальном направлении, и то времякак на них действует продольная дополнительная деформация за счет началаистечения. угловых зон штабика. Такое распределение деформации в продольном и радиальном направлении приобщей ограниченной пластичности ивысокой хрупкости материала принодитк появлению и развитию макродефектов,распространяющихся зачастую по всейдлине иэделий,Применение матрицы с профилированным входным участком позволяетисключить деформацию в радиальномнаправлении, уменьшить возможностьрастрескивания торца штабика, снизить расход дорогостоящих материалов.25 изойти скол участков торцовой плоскости штабика, кроме того, возможна распрессовка нижней части штабика на участке "контейнер-матрица". При повышении Н0,55 шт. значительно возрастает трение после распрессовки на прямоугольном участке матрицы, помимо этого, углубление больше0,5 5 шт. целесообразно из-эа значительного в этом случае сокращения конусной части входного участка матрицы.При уменьшении стороны квадрата матрицыменьше 1,01 размера боковой грани штабика может не достиг- нуться заполнение профилированного 15 квадратного участка матрицы вследствие расширения штабика в процессе нагрева перед прессованием, что приведет к растрескиванию иэделий.При увеличении 11,08 шт. распрес совка в радиальном направлении может превысить допустимую, вследствие чего произойдет разрушение торца штабика до входа его в конический участок матрицы.Выполнение на входном конусе матрицы, по меньшей мере, четырех выступов, расположенных со стороны бойковых граней квадрата и увеличивающихся в направлении оси матрицы и впадин, уменьшающихся в том же направлении обусловлено тем, чтоплотность - важнейшая характеристика качества спеченных изделий - в квадратном штабике распределена неравномер- З 5 но, при этом наименьшая плотность в исходном штабике имеет место в зонах, прилегающих к боковым граням штабика. Применение указанных конструктивных особенностей в виде выступов и впадин позволяет производить одновременную деформацию всех зон штабика угловых эон и боковых граней, причем нарастающей преимущественной ,цеформации в процессе истечения подвергаются зоны боковых граней, 45 что, при прочих равных условиях ведения процесса, позволяет доуплотнить наименее уплотненные участки иэделий, приводит к равномерному распределению плотности по сечению. Кроме этого, обтекая выступы, металл приобретает тангенциальное перемещение, которое снижает анизотропию свойств по сечению.П р и м е р. Матрица разработана в Московском институте стаЛи и сплавов и содержит входной формующий.и калибрующие участки. Профиль входного участка со стороны штабика на глубине 35; 10,0; 17,5 мм, что составляет соответственно 0,1; 0,3 у 0,5 от длины грани квадратного штабика молибдена со стороной 35 мм, выполнен в виде квадрата размером =35,3; 36,5 и 37,8 мм (1,01; 1,04 р 1,08) от длины грани штабика и сочле- няется с коническим участком, образованным чередующимися радиальными выступами и впадинами, при этом выступы увеличиваются, а впадины угленьшаются в направлении оси матрицы. Проводят прессование квадратного сг;аченного молибденового штабика со стороной равной 5 шт. = 35 мм в круглый пруток диаметром 20 мм.Визуальный осмотр готового прутка не выявил каких-либо дефектов на поверхности и торце пресс-изделия. Микроструктурный анализ показал, что зерна по сечению и длине прутка равномерно проработаны, микротрещины отсутствуют. Замер плотности в семи участках по диаметру прутка выявил равномерное распределение плотности по сечению, при этом разница между плотностью периферийных и центральных слоев изделия не превышает 3.Внедрение разработанной конструкции матрицы позволит получить экономический эффект в сумме 150,0 тыс. руб. в год.Формула изобретенияМатрица для прессования круглыхпрутков, содержащая коническийвходной участок с периодически чередующимися радиальными коническимивыступами и впадинами, переходящийв конический формующий участок,о т.л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения качества прутковпри прессовании квадратных заготовокпреимущественно из порошка, она снабжена дополнительным участком, расположенным с заходной ее стороны сотверстием в поперечном сечении поформе квадрата и предназначеннымдля уплотнения материала заготовки,при этом выступы конического входного участка выполнены расширяющимися в направлении истечения материала в количестве не менее четырехс вершинами, расположенными на сторонах квадрата, ограничивающего выходное отверстие дополнительногоучастка, и основаниями, образующимизамкнутый контур, переходящими в конический формующий участок.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Желобов В.В, и др. Инструментдля горячего прессования металлов,М., "Машиностроение", 1965, с. 60-64.2. Авторское свидетельство СССРР 300234, кл. В 21 С 25/02, 1968975135 Составител Техред М.К тор Т. Киселев П "Патент", г. Ужгород Ул ктная, 4 Фил аказ 8884/10 ВИИИП по 113035, Тираж 845 Государственного елам изобретений осква, Ж, Рауш В. Волковтура Корректор Г. Решетник Чодписнокомитета СССРи открытийокая наб., д, 4/5